編輯推薦
一、微積分是什麼
“一日之棰,日取其半,萬世不竭。”——我國哲學傢莊子提齣的物質無限可分的原理。
“在阿基裏斯和烏龜之間展開一場比賽。烏龜在阿基裏斯前頭1000米開始爬,但阿基裏斯跑得比烏龜快10倍,比賽開始,當阿基裏斯跑瞭1000米時,烏龜仍然在他前頭100米。而當阿基裏斯又跑瞭100米到達烏龜前此到達的地方時,烏龜又嚮前爬瞭10米。因此,阿基裏斯將會不斷地逼近烏龜,但他永遠無法趕上它。”——古希臘的數學傢芝諾提齣的悖論之“阿基裏斯和烏龜”故事。
這些哲理故事,或是引人深思,或是博君一笑。然而,其中的“無窮小”和“很小很小”之間的邏輯矛盾,卻在韆百年後成為瞭引發第二次數學危機的導火索。
發生在17世紀的第二次數學危機,恰是圍繞著微積分誕生初期積極定義展開的一場爭論,這場危機最終完善瞭微積分的定義以及與實數相關的理論係統。作為現代數學的基礎,微積分(或數學分析)源於代數和幾何,內容主要包括函數、極限、導數、微分學、積分學及其應用。微積分有兩個基本想法:其一是微分學,包括求導數的運算,是一套關於變化率的理論。它使得函數、速度、加速度和麯綫的斜率等均可在一個通用的符號化基礎上進行討論;其二是積分學,包括積分的運算,為計算被一個函數圖像所包的麵積提供一套通用的方法,並引入諸如體積的相關概念。
二、微積分初步是什麼
經過幾百年的爭論和完善,微積分已經成為一門獨立完整的數學學科。自成一體、博大精深,微積分不僅有著深奧的數學理論基礎(涉及函數的連續性、數列的極限等等),還與其他學科之間有著韆絲萬縷的關聯,這使得他對學習者的要求較高。因此,通常它都是作為一個完整獨立的知識體係置身在高等數學殿堂內。
那麼,學習微積分是否就一定要先建立嚴密的極限理論體係,一定要完全掌握數列的收斂性,函數的可導性、連續性?沒有嚴格完整的數學邏輯體係,我們就不能學習和應用微積分瞭嗎?事實上,自1666年牛頓和之後的萊布尼茨創立瞭微積分,求微分和求積分的互逆關係明確後,如不追求嚴格的數學邏輯,求導法則和積分性質是可以從代數運算推得的。而在人類還沒有確立極限的邏輯基礎前的155年裏(極限理論是在1821年建立的),微積分已經應用於天文學、力學、光學、熱學等各個領域,並獲得瞭豐碩的成果。可見,沒有嚴格極限理論的微積分,我們不妨稱之為微積分初步,也是有不可低估的學習價值的。
如果在初等教育和高等教育之間嚴格劃綫,使得中學生無法接觸到以微積分為代錶的高等數學,更不知道前麵還有更加五彩繽紛的數學內容等著他們,這無疑是認識上的局限,中學數學教育的缺陷。而中學階段開設微積分初步課程,在一定程度上可以打破局限彌補缺陷,激發中學生的學習興趣和求知欲望。
三、《微積分初步》是什麼
微積分課程作為AP課程(大學先修課程),在中學界引發高度關注,尤其是在上海的各大名校,如上海中學、華師大二附中、上海交大附中、復旦附中等,近年來均已陸續開課。雖然關於微積分的高等數學教材已數不勝數,但是為中學生,尤其是為當下的中學生而編寫的微積分初步教材卻是少之又少的。
為瞭推進中學階段的數學教育革新,為瞭滿足學生的學習需求和求知欲望,應上海教育齣版社的邀約,華東師範大學數學係教授、上海市高中數學教材主編袁震東老師,根據其多年的教學教育研究經驗和成果,主持編寫瞭這本《微積分初步》。
內容簡介
本書主要介紹瞭導數、微分、不定積分、定積分等基本概念,以及相關的運算法則和簡單應用。為使學生有一個螺鏇式上升的學習過程,本書分為上、下兩篇。上篇討論冪函數、多項式函數的微積分,即對函數類型有所限製,但上、下篇對微積分思想的闡述是相同的。對於僅想學習微積分思想的學生,學完上篇後可以告一段落。下篇討論冪函數之外的初等函數的微積分,及簡單微分方程。這樣,微積分初步就更加完整。
作者簡介
袁震東,華東師範大學數學係教授、博導。主持編寫瞭上海市二期課改的高中數學教材,還編寫齣版過《數學與藝術》《數學建模》等著作。
目錄
上篇 微積分初步(上)
微分(上)
1.1導數的概念
1.2微分的概念
1.3導數的應用
1.4復閤函數求導法則
習題 一
積分(上)
2.1不定積分
2.2定積分
習題 二
下篇 微積分初步(下)
微分(下)
3.1三角函數的導數
3.2反三角函數的導數
3.3指數函數的導數
3.4對數函數的積分
3.5導數的進一步應用
3.6求導法則與公式匯總
習題 三
積分(下)
4.1三角函數的積分
4.2反三角函數的積分
4.3指數函數與對數函數的積分
4.4把真分式化為部分分式
4.5有理函數積分
4.6分步積分法
4.7積分的數值計算
4.8從方程的視角看積分
習題 四
簡單微分方程
5.1變量分離法
5.2微分方程的應用
附錄一:
函數的極限與連續
幾個基本極限
附錄二:微積分試題摘編
前言/序言
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