Differential Calculus

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出版者:Houghton Mifflin Co
作者:H. Cartan
出品人:
页数:160
译者:
出版时间:1971-1
价格:0
装帧:Textbook Binding
isbn号码:9780395120330
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
  • 数学分析7
  • 微积分
  • 微分学
  • 高等数学
  • 数学分析
  • 函数
  • 极限
  • 导数
  • 微分
  • 数学
  • 教材
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具体描述

《数学的轨迹:从静态到动态的思维 leap》 这是一本旨在引导读者跨越数学理解藩篱、拥抱动态思维模式的著作。它不是一本枯燥的公式堆砌,也不是一本仅限于理论证明的教科书。相反,它是一场关于如何感知、量化和预测事物变化过程的探索之旅,从最基本、最直观的数学概念出发,逐步揭示其深刻的洞察力,以及在现实世界中不可或缺的应用价值。 本书的出发点,是对“不变”与“变化”这两种基本认知状态的哲学性反思。我们生活的世界,无时无刻不在变化:日升日落,潮涨潮落,生命的成长,技术的革新,经济的波动,情感的起伏……然而,在很长一段时间里,人类的数学工具主要集中在描述和理解静态的、固定的实体上。我们学习几何,研究代数,构建逻辑体系,这些都为我们提供了认识世界的基础框架。但当事物不再是静止的,当我们需要理解速度、加速度、增长率、趋势变化时,我们就需要一种全新的视角和一套更精密的语言。 《数学的轨迹》正是为填补这一认知鸿沟而生。它不是从“微分”这个词汇本身开始,而是从最接近我们日常经验的“变化”现象入手。想象一下,你站在山坡上,正在观察一片叶子缓缓飘落。你首先感受到的是“速度”——叶子在不同时刻移动的快慢。但叶子的速度是恒定的吗?显然不是,它在重力作用下会加速。那么,它的速度又是如何变化的呢?这引出了“加速度”的概念。更进一步,如果一颗种子在土壤中发芽、生长,它的高度、质量、甚至细胞分裂的速度,都在不断地发生着精妙而复杂的变化。如何精确地描述这种“变化的速率”以及“速率的变化率”?这正是本书想要带领读者深入挖掘的核心问题。 本书的第一部分,将带领读者回顾并深化对一些基础数学概念的理解,但其视角将从“静态”转向“动态”。例如,当我们谈论“函数”时,我们通常理解为一种输入与输出的关系。然而,在本书中,我们将函数视为描述事物动态演化的“模型”。一个位置随时间变化的函数,就是一个描述物体运动轨迹的模型;一个投资回报率随时间变化的函数,就是一个描述经济增长动态的模型。我们会重新审视“极限”的概念,并非仅仅是理论上的一个数值趋近,而是要理解它如何捕捉到“在极短瞬间”或“在无限逼近时”的运动趋势。例如,理解为什么在越来越短的时间间隔内测量的平均速度,最终能够精确反映出某个特定时刻的瞬时速度。 接着,本书将深入探讨“导数”这一概念的内涵,但摒弃了刻板的定义和复杂的推导,而是通过一系列生动形象的类比和可视化模型来阐释。我们可能用“放大镜”来类比导数,当你把一个函数图形不断放大,它局部上越来越接近一条直线,这条直线的斜率,便是函数在该点的导数。这个斜率,就代表了函数在该点“变化的速度”或者“倾斜的程度”。它不仅仅是一个数字,更是一种“动态的敏感度”的度量。我们会探讨不同类型函数的导数,例如常数函数的导数为零,因为它不变化;线性函数的导数为常数,表示其变化速率恒定;而曲线的导数则会随着自变量的变化而变化,这正是许多现实世界现象的本质。 本书将花大量篇幅来展示导数在各个领域的应用。在物理学中,速度是位置对时间的导数,加速度是速度对时间的导数。理解这些导数关系,便能完全掌握物体的运动规律。在经济学中,边际成本、边际收益等概念,本质上就是成本函数、收益函数对产量(或其他经济变量)的导数。它们帮助我们理解,在当前生产水平下,增加一单位产量所带来的额外成本或收益,这对于企业决策至关重要。在生物学中,种群增长率、疾病传播速度,都可用导数来描述和预测。在工程学中,材料的应力-应变关系、电路的电流电压变化,都离不开导数的分析。 本书的第二部分,将视野进一步拓宽,探讨“导数的运算”以及“高阶导数”所揭示的更深层动态信息。我们将学习各种“求导法则”,但强调这些法则并非孤立的计算技巧,而是源于事物内在的数学结构。例如,“链式法则”并非凭空而来,而是体现了事物之间相互依赖、层层传递的动态影响。就像一个多级变速器,最后一个齿轮的转速,与每个齿轮的转速以及它们之间的传动关系都息息相关。学习如何求解复合函数的导数,就是学习如何分析这种复杂的、嵌套式的动态联系。 “高阶导数”则为我们提供了理解事物变化“变化方式”的能力。一阶导数描述了变化的“速率”,而二阶导数则描述了“速率的变化率”——也就是“加速度”。当二阶导数为正时,表示变化速率正在增加,例如物体正在加速;当二阶导数为负时,表示变化速率正在减小,例如物体正在减速。三阶导数,四阶导数……它们描述了变化模式的更精细的特征,能够捕捉到更复杂、更微妙的动态行为。我们将通过实例展示,如何利用高阶导数来分析曲线的凹凸性、寻找函数的极值点,这些在优化问题、控制理论等领域有着举足轻重的地位。 本书还将涉足“导数的几何意义”,强调其在理解函数图像、分析函数行为中的关键作用。我们会探讨“切线”的概念,它不仅是图像上的一条直线,更是函数在该点“瞬间趋势”的精确反映。通过切线的斜率,我们可以直观地判断函数在该点的增减性,以及曲线上“最陡峭”或“最平缓”的点。我们将学习如何利用导数来找到函数的“最大值”和“最小值”,这在实际问题中,例如寻找最大利润、最小成本、最短路径等方面,具有直接的应用价值。 贯穿全书的,是一种“思维模式的训练”。本书的目的,不仅仅是教授一套数学工具,更是要培养一种“动态思维”的能力。这意味着,在面对任何现象时,我们都能主动去思考“它是否在变化?”,“如何变化?”,“变化的速率是多少?”,“变化速率的趋势如何?”,以及“这些变化之间存在怎样的内在联系?”。通过本书的学习,读者将能够更敏锐地捕捉到现实世界中的变化信号,并用数学的语言将其转化为可分析、可预测的模型。 《数学的轨迹》的最终目标,是让数学不再是束之高阁的抽象理论,而是成为我们理解和改造世界的有力武器。它将帮助读者跳出“静态观察”的局限,进入“动态洞察”的新境界,从而在科学、技术、经济、社会等各个领域,都能发现更深刻的规律,解决更复杂的问题,创造更美好的未来。这本书,献给所有渴望理解世界“动”的本质,并希望掌握“变化”这门语言的探索者。

作者简介

Henri Cartan(1904年7月8日-2008年8月13日),法国数学家,数学家埃利·嘉当之子,曾荣获沃尔夫奖。

昂利·嘉当生于法国南锡,在法国巴黎高等师范学院获得博士学位。他曾研究代数几何、层论和同调代数,一些重要工作有上同调运算、基灵同调群和群上同调。他在法国几所大学有学术职位,多在巴黎工作。

嘉当在1945年于巴黎开了一个研讨班,主要题目有多复变分析、层论和谱序列。这研究班对让-皮埃尔·塞尔、阿尔芒·波莱尔,亚历山大·格罗滕迪克和弗兰克·亚当斯等的后一辈数学家有深远影响。他也是布尔巴基小组的创会成员,是最活跃成员之一。

嘉当和塞缪尔·艾伦伯格合著《同调代数》(Homological Algebra),以适度的抽象化和范畴论来论述。

他在1974年1月28日获选进法兰西科学院,在1976年获颁法国国家科学研究中心金奖章。

目录信息

读后感

评分

感觉外分形式部分讲的异常清晰,内容相当精彩。不得不说,对初学者而言比陈老的讲课笔记要好懂不少。并且如果看过的话直接看Gtm115没有大问题(当然需要一点儿测度论和分析的基础)前半部分感觉上是多元微分最好的入门教程,初学者只要知道一点赋范空间的性质就可以读.不得不说...

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用户评价

评分

关于本书的数学符号使用习惯,我发现了一些令人困惑的地方,这可能与我过去阅读的教材体系存在冲突。例如,作者对于某些标准符号的定义似乎有自己的一套理解,这在引入时没有给予足够的强调和区分。某些原本在其他领域被广泛接受的表示法,在这本书里被赋予了全新的、不那么直观的含义,这在做题时极易引发符号上的误判。更要命的是,书中偶尔会出现一些手写体风格的符号,它们与印刷体符号的界限模糊,比如在表示向量或者矩阵的某些元素时,常常需要眯起眼睛才能分辨清到底是小写的“x”还是希腊字母“χ”。这种细节上的疏忽,在需要精确判断的数学推导中,是致命的。它迫使学习者必须花费额外的认知资源去“破译”作者的符号系统,而不是专注于理解背后的数学原理,这无疑是低效且令人恼火的阅读体验。

评分

这本书的语言风格可以说是极其晦涩和学院派的典范,读起来就像是在啃一块难以消化的硬骨头。作者似乎完全沉浸在自己建立的纯粹数学世界里,完全没有顾及到初学者或者即便是已经有一定基础的读者可能会遇到的困难。每一个概念的引入都显得仓促而武断,仿佛我们应该对这些复杂的术语和符号了如指掌。举个例子,在介绍极限的epsilon-delta语言时,作者给出的铺垫不足,直接扔出了一堆嵌套的量词,让我感觉自己不是在学习微积分,而是在进行逻辑学的深度解读。更令人沮丧的是,书中的例题设置也显得非常脱离实际应用。它们大多是高度抽象的、为了展示某个特定技巧而设计的“玩具问题”,很少能看到与工程、物理或者经济学中的真实场景的联系。这使得学习的动力大大减弱,我总是忍不住想:我为什么要花时间去掌握这些我永远不会用到的代数技巧?这本书未能成功地架起理论与实践之间的桥梁,最终只会让学生感到数学的疏离感和挫败感。

评分

这本书的排版和装帧简直是一场灾难,拿到手的时候就感觉不太对劲。封面设计得异常沉闷,那种深灰配上僵硬的衬线字体,让人一看就打不起精神来。内页的纸张质量也着实让人失望,光线稍强一点,里面的公式和文字就会模糊一片,仿佛油墨没有完全干透。更别提那些该死的图表了,线条粗细不一,标注混乱,很多时候我需要对着书本和我的笔记来回对照,才能勉强搞清楚某个图形到底想表达什么。特别是那些关键的定理推导过程,步骤之间跳跃得太厉害,中间似乎缺失了大量的逻辑环节,看得我一头雾水。我花了整整一个下午试图理解其中一个关于中值定理的证明,结果发现书里提供的“辅助函数”定义本身就存在歧义,简直让人抓狂。我怀疑作者在校对的时候是完全没有用心,或者根本就没亲自翻过一遍实物。这种对待知识载体的态度,对于一本专业的数学教材来说,是不可原谅的,它直接影响了学习的效率和心情。如果不是因为这是我们课程指定的教材,我绝对会毫不犹豫地把它扔到二手书市场去。

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我必须指出,这本书在习题设计上的梯度控制存在严重问题。初期的练习题还算友好,勉强能帮助巩固刚学到的基本概念,但从第三章开始,难度曲线就像垂直上升的悬崖一样陡峭。很多章节末尾的“挑战性”习题,难度已经远远超出了普通本科课程的要求,更像是研究生阶段的选修内容。这些题目往往需要跨章节的知识点融合,并且要求极其精妙的技巧,但书中对应的例题却几乎没有涉及这类复杂组合。这就造成了一种恶性循环:学生必须花费大量时间去查阅其他参考书或者网络资源,才能完成这些习题,这完全违背了一本教材应该提供的自洽学习路径。我个人就因为被其中一道关于隐函数微分的难题卡住好几天,严重影响了对后续章节的进度。如果教材的目的是引导和培养学习者,那么这种极端的难度设置,更像是一种筛选和劝退机制,让人感到非常无力。

评分

这本书的理论深度是毋庸置疑的,但它在结构组织上显得有些凌乱和缺乏连贯性。作者似乎热衷于展示各种不同的证明方法,却忽略了对核心思想的提炼和概括。很多定理的表述和证明方法在前后章节之间重复出现,但表述的角度略有不同,这反而造成了阅读上的混淆,而不是加深理解。例如,关于导数的定义,不同的章节以略微不同的方式重新引入,却缺少一个清晰的路线图来告诉读者:这些不同的视角是如何汇聚到同一个核心概念上的。我更倾向于那种结构清晰、逻辑链条一气呵成的教材,它应该像一条河流,稳定而清晰地将你带到终点。而这本书更像是布满了无数支流和小瀑布的沼泽地,虽然水系丰富,但你很容易迷失方向,不知道哪一条才是通往大海的正道。对于需要快速掌握基础并应用的人来说,这种结构上的冗余和不清晰,是学习过程中的巨大障碍。

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