微积分学(下)

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出版者:浙江大学出版社
作者:
出品人:
页数:318
译者:
出版时间:1995-10
价格:20.00元
装帧:
isbn号码:9787308015394
丛书系列:
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具体描述

《高等代数基础》 内容提要: 本书是为高等院校数学系、信息科学与技术学院、工程技术类专业学生编写的一本全面、深入的《高等代数》教材。全书结构严谨,逻辑清晰,内容覆盖了代数领域的核心概念和基本理论,旨在为读者打下坚实的数学基础,并为后续学习抽象代数、线性代数、数学物理、计算机科学等前沿课程做好充分准备。 本书内容涵盖了多项式理论、线性空间与线性变换、行列式、矩阵、特征值与特征向量、二次型以及数域上的线性代数基础。特别注重理论的严谨性与应用性的结合,力求在保证数学原理深刻理解的同时,培养学生运用代数工具解决实际问题的能力。 第一章 多项式与整环 本章系统介绍了数域上的多项式代数结构。从多项式的基本运算(加法、乘法、除法)入手,深入探讨了多项式的带余除法、最大公约式(GCD)的欧几里得算法。随后,我们着重讲解了多项式的根的性质,包括根的重数、有理根定理以及实系数多项式和复系数多项式的分解。 重点内容包括: 1. 代数基本定理(Fundamental Theorem of Algebra):证明了复数域上任意非零多项式都至少有一个复数根,并推导出其可以完全分解为线性因子的形式。 2. 环论基础:引入了环、整环(Integral Domain)的概念,并将多项式环 $F[x]$ 视为整环的典范例子。讨论了多项式环的理想结构,特别强调了主理想的性质。 3. 二次型与三次型:在基础代数框架下,对低次多项式进行了详尽的分析,为后续的矩阵理论打下基础。 本章内容不仅是后续线性代数的基础,也是学习抽象代数中环论部分的重要铺垫。 第二章 线性空间(向量空间) 本章是全书的核心之一,旨在建立和深化读者对“向量”和“空间”的抽象理解。我们从集合、数域(域 $F$)的引入开始,严格定义了线性空间(向量空间)的公理体系,包括向量的加法和数乘运算的封闭性与性质。 详细阐述了线性空间的构造: 1. 子空间(Subspace):定义了子空间的充要条件,并讨论了子空间的交集与和空间的性质。 2. 线性组合、线性相关与线性无关:这是理解线性空间维度的基石。通过严格的定义和判别方法,清晰地区分了线性相关和线性无关的向量组。 3. 基与维度(Basis and Dimension):定义了基的概念,并证明了任何线性空间的基的元素个数是固定的,从而确立了维度的唯一性。 4. 坐标系与同构:讨论了有限维线性空间与 $F^n$ 之间的同构关系,证明了所有 $n$ 维线性空间在抽象结构上是相同的,理解了坐标变换的本质。 第三章 线性变换与矩阵 本章将第二章的抽象结构与我们熟悉的矩阵运算联系起来,是连接理论与计算的关键桥梁。 1. 线性变换(Linear Transformation):严格定义了从一个线性空间到另一个线性空间的映射所应满足的两个线性条件。讨论了线性变换的核(Kernel,零空间)和像(Image,值域),以及秩-零化度定理(Rank-Nullity Theorem)。 2. 矩阵的表示:展示了在线性空间选择了一组基后,线性变换可以用一个唯一的矩阵来表示。详细分析了矩阵乘法对应于线性变换的复合运算。 3. 相似变换:深入研究了改变基对矩阵表示的影响,即相似变换 $B = P^{-1} A P$。理解了哪些线性性质(如秩、行列式、迹)在相似变换下保持不变。 4. 初等变换与初等矩阵:利用初等行变换和初等矩阵的乘积来求矩阵的秩,并用于求解线性方程组的解。 第四章 行列式 本章专注于研究一种特殊的数值函数——行列式,它能从矩阵中提取出关于线性变换的重要信息。 1. 行列式的定义与性质:从置换和对偶性角度给出了行列式的严格定义。详细推导了行列式关于行(列)的线性性、交错性以及行列式为零的充要条件。 2. 行列式的计算方法:系统介绍了代数余子式展开(拉普拉斯展开)、按行(列)化简求行列式的方法,以及利用初等变换简化计算的技巧。 3. 行列式的应用: 矩阵的逆:利用伴随矩阵 $Adj(A)$ 推导出逆矩阵 $A^{-1} = frac{1}{det(A)} Adj(A)$。 克拉默法则(Cramer's Rule):在系数行列式不为零的情况下,利用行列式直接求解线性方程组的方法。 第五章 特征值与特征向量 本章探讨了在线性变换作用下,哪些向量的方向保持不变(或仅反向),这些向量及其对应的比例因子——特征值,是分析线性变换结构的核心工具。 1. 特征值和特征向量的定义:定义了 $lambda$ 是矩阵 $A$ 的特征值,意味着存在非零向量 $v$ 使得 $Av = lambda v$。 2. 特征多项式与本征方程:推导出特征值的求解依赖于求解特征多项式 $det(A - lambda I) = 0$。 3. 特征子空间:对于每个特征值 $lambda$,对应的非零解空间被称为 $lambda$ 的特征子空间,其维度即为 $lambda$ 的几何重数。 4. 相似对角化:讨论了矩阵可对角化的充要条件——代数重数等于几何重数,并介绍了如何通过相似变换将矩阵化为对角矩阵,极大地简化了矩阵的幂运算和复杂函数的计算。 第六章 二次型与欧几里得空间 本章将研究聚焦于实数域上的线性代数,引入了内积的概念,从而赋予线性空间几何结构。 1. 实对称矩阵:讨论了实数域上,线性变换的矩阵表示为实对称矩阵的充要条件。 2. 二次型:定义了二次型 $Q(mathbf{x}) = mathbf{x}^T A mathbf{x}$,并研究了其与对称矩阵 $A$ 的关系。 3. 合同变换与规范形:利用可逆线性变换(合同变换)将二次型化为最简形式——规范形。核心工具是正交对角化:证明了实对称矩阵一定可以被正交矩阵对角化。 4. 惯性定理(Sylvester's Law of Inertia):阐述了规范形(对角线上的正、负、零元素的个数)在合同变换下保持不变的性质,这对于二次型的分类至关重要。 5. 欧几里得空间基础:引入了内积、范数、正交性等概念,讨论了正交基和施密特(Gram-Schmidt)正交化过程。 本书的特点在于,它不仅教授了如何进行代数计算,更重要的是构建了严谨的数学思维框架,使读者能够从更抽象、更本质的角度理解线性系统的结构与变换规律。全书配有大量的例题解析和课后习题,以巩固理论知识和提升计算能力。

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读后感

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用户评价

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这本书在引导读者深入理解微积分的过程中,展现了极高的艺术性和科学性。作者在介绍微分几何的一些基本概念时,比如曲率、挠率等,并没有直接给出复杂的公式,而是通过对曲线在空间中弯曲程度的直观描述,来引出这些概念。我非常喜欢作者在讲解切向量、法向量和副法向量时,所用的几何解释,将这些抽象的向量与曲线的局部性质联系起来,让人能够清晰地把握其意义。书中对于曲面几何的讨论,也处理得非常细致,作者不仅给出了曲面的第一基本形式和第二基本形式,还深入分析了它们在计算曲面面积、曲率等方面的作用。我印象深刻的是,作者在讲解高斯曲率和平均曲率时,所用的例子都非常典型,能够有效地帮助读者理解这些概念的几何内涵。书中还穿插了一些关于微分几何在物理学中应用的内容,比如在广义相对论中对时空曲率的描述,这些都让读者看到了微积分的强大应用潜力。作者在语言运用上,也显得十分专业且富有感染力,使得阅读过程充满智识的乐趣。

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这本书带给我的惊喜,远不止于它的内容深度,更在于其独特的叙事方式和对细节的精益求精。在进入多变量微积分的领域时,作者并没有直接抛出繁复的概念,而是从二维空间向三维空间的自然延伸,比如曲面方程、向量场等等,这些过渡都显得非常平滑,让读者能够循序渐进地掌握这些新知识。我特别喜欢作者在讲解方向导数和梯度时,那种将抽象的向量概念与实际的坡度和上升方向联系起来的方式,让人瞬间就能明白这些概念的物理意义。书中对于多元函数极值的讨论,也处理得非常细致,不仅给出了详细的求极值方法,还深入分析了在边界处取得极值的情况,以及鞍点等特殊情况,这些都展现了作者对数学问题的全面把握。另外,作者在引入重积分的概念时,将体积的计算问题作为切入点,通过不断细分区域,然后求和取极限的过程,清晰地展示了重积分的由来和意义,这种从具体问题出发的讲解方式,非常有效地帮助读者建立起对重积分的直观理解。书中还包含了一些应用性的案例,比如物理学中的功的计算、概率论中的累积分布函数等,这些都让读者看到了微积分在现实世界中的强大应用能力,激发了进一步学习的动力。作者在对每个定理进行证明时,都会提供详细的推导过程,并对关键步骤进行解释,确保读者能够理解其数学逻辑。

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读完这本书,我最大的感受就是,原来微积分并非高不可攀的学科,而是一种极具逻辑性和美感的思维方式。作者在讲解曲线积分时,并没有仅仅停留在积分公式上,而是深入探讨了曲线积分在物理学中的应用,例如计算曲线上的功、环量等,这些都让抽象的积分变得生动具体。我尤其欣赏作者在介绍向量场散度和旋度时,所使用的几何直观解释,将抽象的数学量与流体运动的性质联系起来,让人能够轻易理解这些概念的物理含义。书中对于二重积分和三重积分的讲解,也处理得非常到位,作者不仅给出了计算方法,还详细阐述了如何根据被积函数和积分区域选择合适的坐标系(如极坐标、柱坐标、球面坐标),这对于解决实际问题至关重要。我印象深刻的是,作者在讲解斯托克斯定理和高斯散度定理时,所用的类比非常贴切,将高维空间的积分与低维边界的积分联系起来,展现了数学的统一性和深刻性。这本书还穿插了一些数学发展史的趣闻,比如关于无穷小和无穷大之争的故事,这为枯燥的数学学习增添了不少趣味。作者在文字表述上,也力求精确和清晰,每一个数学术语的出现,都会伴随着清晰的定义和解释,避免了读者因概念不清而产生困惑。

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这本书的编排方式,可以说是将微积分的知识体系化、结构化到了极致,让读者能够清晰地看到各个概念之间的联系和发展脉络。作者在讲解多元函数泰勒展开时,并没有局限于平面,而是将其推广到高维空间,分析了高阶偏导数在函数逼近中的作用,这种由浅入深的讲解方式,极大地增强了读者对概念的理解。我非常欣赏作者在分析多元函数极值问题时,所使用的海森矩阵方法,通过矩阵的性质来判断极值的类型,这种代数方法与几何意义的结合,让问题变得更加清晰。书中对于隐函数定理的讨论,也处理得非常精彩,作者通过一个直观的例子,阐述了如何从隐函数关系中提取出显函数,以及隐函数定理在求解复杂方程中的重要性。我印象深刻的是,作者在讲解隐函数定理的证明时,所使用的思路非常巧妙,将问题转化为一个线性逼近的过程。书中还穿插了一些关于方程组求解的数值方法,比如牛顿法,这些都为解决实际问题提供了有力的工具。作者在引用数学史料时,也显得十分恰当,能够有效地为读者提供更深层次的理解。

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这本书以一种非常出乎意料的方式展开了,原本以为会是枯燥乏味的数学公式堆砌,没想到作者却用一种极具启发性的方式,将原本抽象的微积分概念变得生动起来。开篇的几个章节,作者并没有急于进入复杂的定理推导,而是从一些生活化的例子入手,比如物体运动的速度变化、曲线的斜率等等,这些贴近现实的引入,瞬间拉近了读者与微积分的距离。我尤其喜欢作者在讲解极限概念时,那种循序渐进的逻辑,先从直观的几何图形解释,再慢慢过渡到形式化的定义,整个过程自然流畅,让人觉得“原来微积分并没有那么难”。并且,作者在数学符号的运用上,也显得十分讲究,每一个符号的出现都仿佛经过深思熟虑,不仅仅是冰冷的符号,更是承载着深刻数学意义的载体。这种对细节的关注,使得阅读过程更加顺畅,也更容易理解作者想要传达的核心思想。读完前几章,我感觉自己仿佛打开了一个全新的数学世界,对之前那些令人生畏的公式,都有了新的认识和感悟。这本书的语言风格也十分独特,既有严谨的学术论述,又不乏幽默的笔触,读起来丝毫不会感到枯燥乏味,反而像是在与一位博学而风趣的老师对话,在轻松愉快的氛围中学习知识。作者在举例时,也常常会引用一些历史典故或者科学家的故事,这不仅丰富了内容的维度,也让我对微积分的发展历程有了更深的了解,体会到人类智慧的结晶。总体而言,这本书在引人入胜方面做得相当出色,成功地将看似晦涩的数学知识,用一种易于理解且富有吸引力的方式呈现给读者,为后续的学习打下了坚实的基础。

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这本书以一种令人惊叹的方式,将微积分的抽象概念与现实世界的复杂现象巧妙地连接起来。作者在讲解分布论时,并没有直接进入抽象的定义,而是从广义函数的概念出发,解释了为什么需要分布这一数学工具,以及它在解决经典微积分中遇到的困难时的优越性。我非常欣赏作者在分析狄拉克δ函数时,所做的详尽解释,包括它的性质、积分表示以及在物理学中的应用,比如描述点电荷或点质量。书中对于傅立叶变换在分布论中的应用,也处理得非常精彩,作者不仅给出了傅立叶变换在处理奇异函数时的优势,还深入探讨了它在信号处理和量子力学中的重要作用。我印象深刻的是,作者在讲解傅立叶变换的性质时,所用的例子都非常典型,能够有效地帮助读者理解这些性质的几何和代数意义。书中还穿插了一些关于小波变换的介绍,这是一种更先进的信号分析工具,让读者对数学在现代科学技术中的应用有了更深的认识。作者在对数学概念的解释上,力求做到既严谨又易懂,使得读者在学习过程中能够保持高度的专注和兴趣。

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这本书的阅读体验,正如其书名所暗示的那样,是一种对微积分知识进行“向下”的深入探索,但这种探索并非艰深晦涩,而是充满了启发性和趣味性。作者在引入傅立叶级数时,并没有直接给出公式,而是从周期函数的分解这一核心思想出发,通过将复杂的周期函数分解为一系列简单的正弦和余弦函数的叠加,直观地展示了傅立叶级数的意义。我非常欣赏作者在分析傅立叶级数的收敛性时,所做的详尽讨论,包括狄利克雷条件等,这些都为读者理解傅立叶级数的性质打下了坚实的基础。书中对于复数在微积分中的应用,也进行了深入的探讨,比如利用复指数函数简化傅立叶级数的表示,以及在复变函数积分中的应用,这些都极大地拓展了读者的视野。我印象深刻的是,作者在讲解柯西-黎曼方程时,所用的推导过程非常清晰,将复变函数的解析性与实部和虚部的偏导数联系起来,展现了数学的内在联系。书中还穿插了一些关于傅立叶变换和拉普拉斯变换的介绍,这些重要的数学工具在信号处理、控制理论等领域有着广泛的应用,让读者对微积分的应用范围有了更深的认识。作者在语言风格上,也保持了严谨而又不失优雅的特点,使得阅读过程更加愉悦。

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这本书的结构安排堪称一绝,从函数的连续性到导数,再到积分,每一个章节的过渡都显得那么自然和顺畅,仿佛是一气呵成,浑然天成。作者在讲解导数部分时,并没有仅仅停留在定义和计算上,而是深入探讨了导数在几何和物理上的意义,比如切线斜率、瞬时速度等,这些都让抽象的导数概念变得更加具体和易于理解。我印象深刻的是,作者在讲解微分中值定理时,运用了一个非常巧妙的几何解释,通过一个曲线的切线与割线的关系,直观地展示了定理的本质,这种将抽象数学转化为直观图像的能力,确实令人赞叹。此外,书中对于积分部分的处理也十分精彩,作者从定积分的几何意义出发,通过黎曼和的逼近过程,清晰地阐述了积分的思想,这种由量变到质变的过程,让读者对积分有了更深刻的认识。更难得的是,作者在讲解不定积分和定积分之间的关系时,引用了一个非常生动的类比,将不定积分比作“找到函数的来源”,而定积分则是“计算这个来源在某个区间内的累积量”,这种形象的比喻,极大地降低了理解难度。书中还穿插了一些数学史的片段,介绍了一些重要数学家在微积分发展过程中的贡献,这不仅增加了阅读的趣味性,也让我们看到了科学进步的艰辛历程。作者对数学严谨性的坚持,也体现在每一个公式的推导过程中,步骤清晰,逻辑严密,让人无可挑剔。

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这本书以一种前所未有的方式,将微积分的复杂概念变得易于理解且充满趣味。作者在讲解泰勒级数时,并没有直接给出公式,而是从逼近函数这一宏大主题入手,通过多项式逼近的思路,自然地引出了泰勒展开的思想,这种循序渐进的讲解方式,极大地降低了初学者的门槛。我非常喜欢作者在分析泰勒级数的收敛性时,所使用的直观解释,通过与几何级数的对比,清晰地展示了级数收敛的条件。书中关于微分方程的部分,也处理得十分出色,作者不仅介绍了常见的几种微分方程的解法,还深入探讨了微分方程在物理、工程等领域的应用,比如人口增长模型、电路分析等,这些都让读者看到了微积分的强大生命力。我印象深刻的是,作者在讲解二阶线性常系数微分方程的解法时,详细分析了特征方程的各种情况,并给出相应的通解形式,整个过程逻辑严密,条理清晰。此外,书中还包含了一些关于级数求和的技巧和方法,比如利用已知的级数进行变形和运算,这些都为读者提供了解决复杂问题的思路。作者在案例选择上,也十分考究,每一个案例都紧密联系所讲授的知识点,能够有效地帮助读者巩固和运用所学。

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这本书以一种极其深刻且富有洞察力的方式,展现了微积分的内在逻辑和应用魅力。作者在探讨向量微积分时,并非直接进入复杂的公式推导,而是从向量场的散度、旋度等概念出发,将抽象的数学工具与物理世界的现象紧密联系起来。我非常赞赏作者在讲解斯托克斯定理时,所使用的几何直观解释,将封闭曲面上的线积分与曲面上的面积分联系起来,展现了数学的深刻统一性。书中对于梯度定理的讨论,也处理得非常到位,作者不仅给出了定理的证明,还深入分析了梯度在场论中的作用,比如表示物理量变化最快的方向。我印象深刻的是,作者在讲解曲线积分和曲面积分时,所使用的例子都非常典型,能够有效地帮助读者理解这些积分的几何意义和物理含义。书中还包含了关于散度定理的详细阐述,将三维空间中的体积分与边界曲面上的面积分联系起来,展现了数学的深刻洞察力。作者在行文风格上,也力求严谨与流畅并存,使得复杂的数学概念能够被清晰地传达给读者。

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