全書分上、下兩冊.下冊包括二元函數(shù)、二元函數(shù)的偏導數(shù)和全微分、重積分、向量值函數(shù)的積分、無窮級數(shù)、常微分方程6章內(nèi)容.書中每節(jié)都配有適量的習題,每章配有部分具有一定難度的復習題,書末對大部分題目都給出了答案或提示.
本書結(jié)構(gòu)嚴謹,例題與插圖豐富,敘述直觀清晰、通俗易懂,可供普通高等院校非數(shù)學專業(yè)的學生使用.
本書自2006年出版以來已連續(xù)印刷了4次.同時收到不少的意見和建議.
最近在北京、南京、廣州等地召開的有關普通高等院校微積分教學的研討會上,也圍繞這本教材進行了討論.在此基礎上,我們對第一版進行了修訂.
在本書第一版的“前言”中,我們提到了有關本書內(nèi)容安排的原則.在教學中如何具體地體現(xiàn)這些原則,當然有賴于使用本教材的廣大師生的創(chuàng)造.乘本書修訂之機,這里再多說幾句.
微積分這門課程,是一般大專院校絕大多數(shù)學生的必修課.對其中一部分學生來說,也許是他們大學階段惟一的一門數(shù)學課.而在當今時代,數(shù)學修養(yǎng)已經(jīng)是衡量一個人潛在能力的重要標志.因此我們的重點應該是在這門課的教學中,力求使學者通過清晰的直覺和必要的推理,比較全面地、形象地理解這門課的基本內(nèi)容,而不只是孤立地、表面地、形式地背誦一些結(jié)論.
本書的對象是普通高等院校的學生.在現(xiàn)行的教育體制下,他們的入學分數(shù)一般是中等,入學后數(shù)學課的學時偏少.因而需要把數(shù)學教學的內(nèi)容作適當?shù)木?但在精簡中必須注意不能削弱對學生“清晰的直覺和必要的推理”這方面的訓練;也不能把理應啟發(fā)、引導學生思維的教材變成只剩下一堆彼此不相干的定理、公式和“題型”的堆砌.
為了落實這種理念,在本版中,我們進一步強調(diào)了基本內(nèi)容之間的聯(lián)系,即弄清新知識和原有知識之間的邏輯關系以及新知識彼此間的聯(lián)系.前者如初等數(shù)學和微積分之間的異同(不同之處在于有理數(shù)中的有限運算和實數(shù)中的無窮運算,而其中很多運算規(guī)則又是相同的),一元微積分和二元微積分之間的異同;后者如可導與可微,導數(shù)與積分(都是利用無窮小化不均勻為均勻,但一個是無窮小之商,另一個是無窮小的無窮和),以及各種積分(一維定積分,二維曲線積分,二重積分等)的牛頓萊布尼茨公式等.此外,本書還盡可能從多種角度來闡明一些基本概念和方法,例如求定積分時不同微元的選取,求多元函數(shù)極值中必要條件的引出等.希望這些安排能有助于學者對微積分的全面理解.
清晰的直覺除了有助于得到真正的知識以外,也是記住這些知識的重要方法.微積分是一門以極限為主要工具,以函數(shù)的各種性質(zhì)為主要研究對象的基礎課.應該盡可能使學者學完后,在頭腦中留下一些比較鮮明的形象.所以本書增加了一些曲線和曲面的圖形,把一些通過推理所得的函數(shù)的重要性質(zhì)體現(xiàn)于典型的圖像之中(諸如曲線的升降、對稱、凹凸、彎曲、連續(xù)、光滑、微分和積分中值公式等).對一些一般書中往往只給出定義的梯度、散度和旋度這些重要的概念,本書也說明了它們的幾何與物理意義.
為了便于讀者自學,在本版中,還增加了一批比較簡明的例題和習題.在內(nèi)容方面,增加了一節(jié)“廣義積分”.
對于對本書提出意見的讀者,編者在此表示誠摯的謝意,并希望更多的讀者對本書提出批評和建議.
第7章二元函數(shù)
7.1二元函數(shù)及其圖形
7.1.1二元函數(shù)的概念
7.1.2二元函數(shù)的圖形
習題7.1
7.2函數(shù)運算
習題7.2
7.3多元函數(shù)的參數(shù)表示和空間極坐標與球坐標表示
習題7.3
7.4二元函數(shù)的極限及其連續(xù)性
7.4.1二元函數(shù)在一點附近的性態(tài)、無窮小量
7.4.2函數(shù)在一點的極限及在一點的連續(xù)性
習題7.4
復習題7
第8章二元函數(shù)的偏導數(shù)和全微分
8.1偏導數(shù)的概念
8.1.1二元函數(shù)的偏導數(shù)
8.1.2二元函數(shù)的全微分和泰勒公式
習題8.1
8.2函數(shù)的方向?qū)?shù)和梯度向量
習題8.2
8.3微分的進一步應用
8.3.1曲面在一點的切平面和法線
8.3.2二元函數(shù)的極值和條件極值
習題8.3
復習題8
第9章重積分
9.1累次積分和二重積分
9.1.1曲面下的體積
9.1.2函數(shù)在一般區(qū)域上的二重積分
習題9.1
9.2二重積分的計算
9.2.1長方形上二重積分的計算
9.2.2一般區(qū)域上二重積分的計算
習題9.2
9.3二重積分中的變量代換
9.3.1變量代換的雅可比行列式
9.3.2二重積分的極坐標變換
習題9.3
9.4二重積分的應用
9.4.1平面薄板的質(zhì)心
9.4.2曲面的面積
習題9.4
9.5三重積分
9.5.1直角坐標系下的三重積分
*9.5.2柱坐標系和球坐標系下的三重積分
習題9.5
復習題9
第10章向量值函數(shù)的積分
10.1曲線積分
10.1.1向量場
10.1.2數(shù)值函數(shù)在曲線上的積分
10.1.3向量值函數(shù)在曲線上的積分
習題10.1
10.2平面曲線積分與路徑無關的條件、格林公式
10.2.1平面曲線積分的牛頓萊布尼茨公式
10.2.2平面曲線積分與路徑無關的條件
10.2.3格林公式(平面區(qū)域上重積分的牛頓萊布尼茨公式)
習題10.2
10.3曲面積分
10.3.1數(shù)值函數(shù)在曲面上的積分
10.3.2向量值函數(shù)在有向曲面上的積分
習題10.3
10.4三重積分的高斯公式與斯托克斯公式
習題10.4
復習題10
第11章無窮級數(shù)
11.1數(shù)列與數(shù)項級數(shù)的基本概念
11.1.1數(shù)列
11.1.2數(shù)項級數(shù)的概念
11.1.3收斂級數(shù)的性質(zhì)
習題11.1
11.2正項級數(shù)
11.2.1比較判斂法
11.2.2比值判斂法
習題11.2
11.3任意項級數(shù)
11.3.1交錯級數(shù)
11.3.2絕對收斂與條件收斂
習題11.3
11.4冪級數(shù)
11.4.1冪級數(shù)的收斂半徑
11.4.2冪級數(shù)的性質(zhì)
習題11.4
11.5函數(shù)的冪級數(shù)展開和傅里葉級數(shù)展開
11.5.1泰勒級數(shù)
11.5.2函數(shù)展開為冪級數(shù)舉例
11.5.3函數(shù)在[-π,π)區(qū)間上的傅里葉展開
11.5.4一般區(qū)間[-l,l)上的傅里葉級數(shù)、函數(shù)按正(余)弦級數(shù)展開
習題11.5
11.6廣義積分
11.6.1無窮積分
11.6.2瑕積分
習題11.6
復習題11
第12章常微分方程
12.1基本定義
習題12.1
12.2解常微分方程的一些初等方法
習題12.2
12.3二階線性常系數(shù)微分方程
習題12.3
12.4二階常系數(shù)線性方程的應用
復習題12
習題答案