高等微积分教程(下)

高等微积分教程(下) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学出版社
作者:章纪民
出品人:
页数:335
译者:
出版时间:2015-3
价格:39
装帧:平装
isbn号码:9787302394181
丛书系列:清华大学公共基础平台课教材
图书标签:
  • 微积分
  • 数学
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  • 数学教程
  • 积分学
  • 多元函数
  • 无穷级数
  • 曲线积分
  • 曲面积分
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具体描述

《高等微积分教程(下)》 本书是《高等微积分教程(上)》的延续,旨在为读者构建一个更为深入和全面的多变量微积分理论体系。在《上册》的基础上,本书将重点探讨向量分析、微分几何、积分学的高级主题以及一些重要的应用,帮助读者掌握在三维及更高维度空间中进行分析和计算的关键工具与方法。 第一部分:向量分析 本部分将深入介绍向量场及其相关的微分算子,这是理解电磁学、流体力学等物理领域不可或缺的基础。 向量微分算子: 我们将系统性地学习梯度($ abla f$)、散度($ abla cdot mathbf{F}$)和旋度($ abla imes mathbf{F}$)的定义、几何意义和代数性质。理解这些算子如何描述场量的局部变化率,对于分析场的行为至关重要。例如,散度衡量一个向量场在某一点的“源”或“汇”的强度,而旋度则描述了向量场在某一点的“旋转”趋势。 向量积分: 接着,我们将学习如何对向量场进行线积分(line integral)和面积分(surface integral)。线积分用于计算沿着曲线的功或流,而面积分则用于计算穿过曲面的流量。我们将详细阐述保守向量场与线积分的联系,以及其路径无关性。 基本定理: 本部分的核心在于介绍微积分基本定理在多维空间中的推广:格林定理(Green's Theorem)、斯托克斯定理(Stokes' Theorem)和高斯散度定理(Gauss's Divergence Theorem)。这些定理将线积分、面积分和体积分之间建立起深刻的联系,极大地简化了许多复杂问题的计算,并揭示了向量分析内在的一致性。我们将通过丰富的例子,展示这些定理在解决实际问题中的强大威力。 第二部分:微分几何基础 本部分将引入曲线和曲面的微积分,为理解几何对象的局部性质和全局性质打下基础。 空间曲线: 我们将学习参数化曲线的切向量、法向量和法平面,以及曲线的挠率(torsion)和曲率(curvature)。这些几何量可以精确地描述曲线在空间中的弯曲程度和扭转程度。我们将探索 Frenet-Serret 标架的构造及其在描述曲线局部几何性质中的作用。 曲面: 接下来,我们将转向曲面的微积分。学习参数化曲面的切平面、法向量,以及曲面的第一基本形式和第二基本形式。第一基本形式描述了曲面的内蕴几何性质(如长度和面积),而第二基本形式则刻画了曲面在空间中的外在弯曲程度,如主曲率(principal curvatures)和高斯曲率(Gaussian curvature)。我们将研究曲面方程的意义,以及如何利用曲率来分类曲面。 第三部分:积分学的高级主题 本部分将进一步拓展读者在多重积分方面的能力,并介绍一些更抽象的积分理论。 重积分的变换: 我们将详细讨论变量替换在重积分计算中的应用,特别是雅可比行列式(Jacobian determinant)在变换中的作用。我们将学习如何在不同坐标系(如极坐标、柱坐标和球坐标)下进行积分,以及如何通过变量替换将复杂区域的积分转化为更易于计算的形式。 曲线积分与路径无关性: 再次回顾保守向量场与路径无关性,并探讨如何利用它来简化曲线积分的计算。我们将深入分析保守场的充要条件,以及与之相关的势函数。 黎曼积分与积分的性质: 简要回顾黎曼积分的定义及其基本性质,为理解更高级的积分理论(如勒贝格积分)做铺垫。虽然本课程不深入探讨勒贝格积分,但理解黎曼积分的局限性有助于认识现代数学的发展方向。 第四部分:应用与展望 本部分将展示高等微积分在各个领域的应用,并简要介绍相关的进阶主题。 物理应用: 我们将通过实例展示向量分析在电磁学(如高斯定律、安培环路定理)、流体力学(如连续性方程、纳维-斯托克斯方程)以及引力学中的应用。理解这些物理定律的数学表达,对于深入研究这些学科至关重要。 其他应用: 此外,本书还将简要提及高等微积分在计算机图形学、最优化方法、概率论等领域的一些应用,展示其广泛的适用性。 进阶主题展望: 最后,我们将为读者展望一些更高级的数学领域,如微分流形、张量分析和复变函数等,这些领域都建立在高等微积分的基础上,为进一步学习现代数学提供了方向。 《高等微积分教程(下)》力求在理论深度和应用广度之间取得平衡,旨在培养读者严谨的数学思维和解决复杂问题的能力。通过对向量分析、微分几何和积分学高级主题的系统学习,读者将能够更好地理解自然界的规律,并为进一步的学术研究和工程实践打下坚实的基础。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名研究生,我一直在寻找一本能够真正帮助我深入理解高等微积分概念的教材,而这本《高等微积分教程(下)》无疑满足了我的需求。作者在讲解每一个知识点时,都力求做到深入浅出,并且始终关注数学的内在逻辑和应用价值。我非常喜欢书中关于“测度论”的章节,作者从集合论的基础出发,逐步引入测度、可测函数等概念,并最终解释了 Lebesgue 积分的优越性。这让我对积分的理解不再局限于黎曼积分的几何意义,而是上升到了更加抽象和普适的层面。书中还详细介绍了各种积分技巧,比如换元积分法、分部积分法以及一些特殊的积分方法,并提供了大量的例题进行演示,这对于提高我的计算能力非常有帮助。另外,书中关于“收敛性”的讨论也让我印象深刻,作者详细介绍了各种收敛判据,比如逐点收敛、一致收敛、积分收敛等,并解释了它们在实际应用中的重要性。我之前在进行一些数学推导时,经常会忽略收敛性的问题,导致推导过程出现错误。通过学习这本书,我才真正意识到收敛性在数学分析中的关键作用。

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我是一个对数学充满好奇心的学习者,虽然我的专业不是数学,但一直对高等微积分的精妙之处感到着迷。这本《高等微积分教程(下)》可以说是满足了我对这门学科的期待。作者的讲解风格非常细腻,对每一个概念的引入都充满了耐心,仿佛是在引导一个初学者一步步走进数学的殿堂。我特别喜欢书中关于“泛函分析”的初步介绍,虽然这已经是比较高深的领域,但作者通过一些通俗易懂的类比,比如将函数看作“点”,将函数空间看作“空间”,让我对这些抽象的概念有了一个初步的认识。书中关于“积分变换”的章节也让我受益匪浅,作者详细介绍了拉普拉斯变换和Z变换在求解微分方程和处理离散系统中的应用,这让我看到了数学工具的强大之处。我之前在学习一些物理问题时,经常会遇到需要进行复杂的积分运算,但通过学习这本书,我掌握了各种积分变换的方法,大大提高了我的解题效率。而且,书中还提供了很多高质量的图示,比如关于收敛域的绘制,或者函数图形的变换,这些图示不仅直观,而且能够帮助我们加深对概念的理解。这本书让我觉得,学习高等微积分不再是一件枯燥的任务,而是一场充满乐趣的探索。

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说实话,我之前对高等数学一直都有点“敬而远之”的感觉,总觉得它离我的专业(应用统计)有些遥远,但自从我开始阅读这本《高等微积分教程(下)》,我的看法彻底改变了。作者用一种非常接地气的方式,把那些看似复杂的数学工具,巧妙地融入到了各种实际问题的解决中。例如,书中关于“向量分析”的部分,通过讲解流体力学中的一些概念,如散度、旋度等,让我明白了这些抽象的数学符号在描述物理现象时所扮演的重要角色。我一直对概率论和数理统计中的一些推导感到困惑,比如在进行参数估计或假设检验时,那些积分和微分的运算,总觉得有些“黑箱操作”。但这本书里关于“多元积分在统计推断中的应用”的章节,让我恍然大悟。通过对条件概率、联合概率密度函数的深入剖析,再结合书中的拉格朗日乘数法等优化技巧,我终于理解了许多统计模型背后的数学原理。作者在讲解过程中,还会适时地引用一些统计学中的经典问题,比如最大似然估计的推导,这让我感觉学习的内容与我的专业紧密相关,学习的动力也更足了。这本书不仅仅是教我怎么计算,更是教我“为什么”这么计算,这种对底层逻辑的深入挖掘,让我对统计学乃至整个数据科学领域有了更深刻的理解。

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这本书真的是让我对“高等微积分”这个概念有了全新的认识,我以前总觉得它就是一些复杂的公式和定理堆砌,枯燥乏味,但这本书却用一种非常生动和引人入胜的方式,将那些抽象的概念具象化了。作者的讲解思路非常清晰,即使是那些我之前认为“高不可攀”的知识点,在这本书里都变得触手可及。尤其是关于多元函数的极限和连续性部分,作者通过大量的图示和生活中的例子,让我不再是死记硬背,而是真正理解了这些概念的物理意义和几何意义。比如说,在讲解多元函数的方向导数时,作者并没有直接给出公式,而是先从一个人在山坡上行走,想要知道某个方向上坡度有多大的例子入手,一步步引出偏导数和方向导数的概念,这种循序渐进的教学方式,真的太赞了!还有那个关于曲面积分的部分,我之前一直对它感到非常困惑,总觉得它和线积分有什么区别又有什么联系,但这本书的讲解,特别是关于斯托克斯公式和散度定理的部分,用了一种非常巧妙的类比,将三维空间中的“环绕”和“流出”的概念联系起来,让我一下子就豁然开朗了。读这本书的过程,就像是在进行一场智力探险,每一次读懂一个定理,解开一个疑问,都充满了成就感。我还会时不时地翻看之前的章节,因为很多新的概念都是建立在之前知识基础上的,这种知识体系的连贯性,也让我对整个学科的理解更加深刻。

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这本书的结构设计非常科学合理,它不仅仅是简单地罗列知识点,而是将各个知识点有机地联系起来,形成一个完整的知识体系。我特别欣赏作者在讲解“黎曼几何”部分时的严谨性,虽然这是非常抽象的数学分支,但作者通过对度量张量、曲率张量等概念的详细解释,并结合一些简单的曲面例子,让我对这些概念有了初步的认识。书中关于“张量微积分”的介绍也让我耳目一新,作者用一种非常系统的方式,介绍了张量的定义、运算以及在物理学中的应用,比如在弹性力学和广义相对论中的作用。我之前在学习物理时,经常会遇到一些需要处理多维度的物理量,但总是找不到合适的数学工具。通过学习这本书,我掌握了张量的概念和运算,这为我理解更复杂的物理理论打下了坚实的基础。而且,书中还提供了大量的习题,这些习题的设计都很有深度,能够有效地检验我们对知识的掌握程度。我经常会花很多时间去思考和解决这些习题,这不仅巩固了知识,也培养了我的数学解题能力。这本书真的让我体会到了数学的魅力,它不仅仅是抽象的符号,更是理解和描述世界的一种强大工具。

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这本《高等微积分教程(下)》是我最近读过的最令人印象深刻的数学教材之一。作者的讲解风格非常独特,他不仅仅是简单地传授知识,更是在引导读者去思考数学的本质和背后的逻辑。我特别喜欢书中关于“微分几何”的介绍,作者用非常形象的语言,将曲面的光滑性、法向量、曲率等概念进行了生动的阐释。通过对一些经典曲面的分析,比如球面、圆柱面等,我能够直观地理解这些几何概念的意义。书中关于“张量分析”的部分也让我大开眼界,作者从张量的定义、分量表示,到张量代数、张量微积分,进行了系统而详尽的讲解。特别是书中关于张量在物理学中的应用,比如在连续介质力学中的应力张量、应变张量,以及在广义相对论中的度量张量、能量-动量张量,都让我看到了数学工具的强大威力。我之前在学习物理时,对一些张量运算感到非常困惑,但通过阅读这本书,我不仅理解了张量的概念,还掌握了相关的运算方法,这极大地提升了我对物理理论的理解深度。这本书不仅仅是一本教材,更像是一本引发思考的数学哲学读物。

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这本书带给我的不仅仅是知识,更是一种思维方式的转变。我一直认为,数学学习应该是循序渐进、环环相扣的过程,而这本《高等微积分教程(下)》恰恰做到了这一点。作者在设计课程结构时,充分考虑到了学生学习的认知规律,从易到难,由浅入深。例如,在介绍“微分流形”的概念之前,作者花了相当大的篇幅去讲解“拓扑空间”和“度量空间”,并用大量的几何直观图来辅助说明,这使得我在理解那些抽象的定义时,不会感到无从下手。特别是关于“微分几何”的部分,书中关于曲率、挠率以及法向量、测地线等概念的讲解,非常清晰明了,让我第一次体会到了数学在描述三维世界中的优雅与力量。我曾经尝试阅读其他的高等微积分教材,但往往在一些关键概念上,感觉讲解不够透彻,或者跳跃性太大,容易让人产生挫败感。而这本书,则始终保持着一种严谨而不失通俗的风格,让我能够持续地保持学习的热情。即使是对于像“张量分析”这样更加复杂的概念,作者也通过一些物理学的背景知识,比如在连续介质力学中的应用,来帮助我们理解其物理意义,这极大地激发了我对这些前沿数学理论的兴趣。

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从这本书的整体设计来看,作者显然是经过了深思熟虑。它不像许多传统教材那样,上来就抛出一堆定理和公式,而是更注重引导读者去发现和理解数学的内在逻辑。我印象最深刻的是书中关于“傅里叶分析”的部分,作者并没有直接介绍傅里叶级数和傅里叶变换,而是从周期函数的周期性、信号的分解等更基础的概念入手,一步步引出这些强大的工具。通过对比三角函数系和指数函数系的完备性,让我理解了为什么傅里叶分析能够如此有效地处理各种信号。而且,书中还提供了大量的示例,展示了傅里叶分析在图像处理、信号滤波等领域的应用,这让我看到了数学理论的实际价值。另外,关于“复变函数”的讲解也让我眼前一亮。作者在引入柯西积分定理和留数定理时,用了非常巧妙的几何解释,让我不再觉得它们是凭空出现的“神秘力量”,而是数学逻辑的必然结果。这本书的习题也很有启发性,很多习题都不是简单的计算题,而是需要运用所学知识进行推理和证明,这对于培养我的数学思维能力非常有帮助。我还会时不时地翻阅书中的附录,那里包含了一些关于数学史和数学家的小故事,读起来很有意思。

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坦白说,在拿到这本《高等微积分教程(下)》之前,我对于高等微积分的理解还停留在比较基础的层面。然而,这本书的出现,彻底颠覆了我之前的认知。作者在讲解每一个概念时,都力求做到严谨又不失趣味,而且非常注重知识体系的连贯性。我特别喜欢书中关于“泛函分析”的初步介绍,作者从向量空间的概念出发,逐步引入赋范向量空间、巴拿赫空间、希尔伯特空间等概念,并解释了这些空间在函数逼近、傅里叶级数展开等问题中的重要性。这让我对“函数”这个概念有了更深刻的理解,不再仅仅是形如 y = f(x) 的简单表达式,而是能够将其看作是高维空间中的“点”。书中关于“积分变换”的章节也让我受益匪浅,作者详细介绍了拉普拉斯变换、傅里叶变换、Z变换等工具,并分析了它们在信号处理、系统分析等领域的广泛应用。我之前在进行一些工程计算时,经常会遇到复杂的积分问题,但通过学习这本书,我掌握了各种积分变换的方法,极大地提高了我的计算效率。而且,书中还提供了大量的示例,展示了这些数学工具的强大之处。这本书让我觉得,学习高等微积分是一场智力的冒险,每一次克服困难,都充满了成就感。

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我是一位数学系的本科生,之前也接触过一些微积分的入门教材,但当我拿到这本《高等微积分教程(下)》时,我还是被它深深地吸引了。这本书的排版设计非常人性化,清晰的章节划分,精美的公式排版,还有那些恰到好处的插图,都让阅读体验变得非常愉悦。但更重要的是,这本书的内容深度和广度都远超我的预期。作者对于每一个概念的引入都做了充分的铺垫,不会突然冒出一个新的定义,而是会从一些更基本、更直观的例子出发,层层递进,直到最终形成严谨的数学表述。我特别喜欢书中关于“测度论”的介绍,虽然这是高等微积分的一个进阶内容,但作者的讲解非常到位,让我第一次对 Lebesgue 积分有了比较清晰的认识,不再是仅仅停留在黎曼积分的层面。书中的习题设计也很有特色,既有基础性的巩固练习,也有一些具有挑战性的思考题,能够很好地检验学习效果。我经常会尝试自己先做,遇到困难了再去翻阅书中的讲解,这种主动学习的方式,让我受益匪浅。而且,书中还穿插了一些数学史的介绍,比如关于傅立叶分析的起源,这些小故事不仅增加了阅读的趣味性,也让我感受到了数学发展的魅力。总而言之,这是一本非常扎实、非常有深度的教材,对于想要深入学习高等微积分的读者来说,绝对是不可多得的宝藏。

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估计是最后一次math TA了。我尽量想把数学讲得有趣一些,可惜我也是外行,学生也不会认为多好玩了。

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估计是最后一次math TA了。我尽量想把数学讲得有趣一些,可惜我也是外行,学生也不会认为多好玩了。

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材料组织、习题五星,易懂程度扣一星

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材料组织、习题五星,易懂程度扣一星

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估计是最后一次math TA了。我尽量想把数学讲得有趣一些,可惜我也是外行,学生也不会认为多好玩了。

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