内容简介
本书是一本在美国大学中使用面比较广泛的微积分教材。有重视应用、便于自学、习题数量与内容比较丰富等特点。而与其他美国教材的差别在于严谨性,本书许多定理都有较严谨的证明,这一点与我国许多现行的理工科微积分教材比较类似。在美国也是另一种风格的教材。
本书强调应用,习题数量多,类型多,重视不同数学学科之间的交叉,强调其实际背景,反映当代科技发展。每章之后有附加内容,有利用图形计算器或数学软件计算的习题或带研究性的小题目等。
内页插图
目录
出版说明
序
Preface
0 Preliminaries
0.1 Real Numbers.Estimation,and Logic
0.2 Inequalities and Absolute Values
0.3 The Rectangular Coordinate System
0.4 Graphs of Equations
0.5 Functions and Their Graphs
0.6 Operations on Functions
0.7 Trigonometric Functions
0.8 Chapter Review
Review and Preview Problems
1 Limits
1.1 Introduction to Limits
1.2 Rigorous Study of Limits
1.3 Limit Theorems
1.4 Limits Involving Trigonometric Functions
1.5 Limits at Infinity;Infinite Limits
1.6 Continuity of Functions
1.7 Chapter Review
Review and Preview Problems
2 The Derivative
2.1 Two Problems with One Theme
2.2 The Derivative
2.3 Rules for Finding Derivatives
2.4 Derivatives of Trigonometric Functions
2.5 The Chain Rule
2.6 Higher-Order Derivatives
2.7 Implicit Differentiation
2.8 Related Rates
2.9 Differentials and Approximations
2.10 Chapter Review
Review and Preview Problems
3 Applications of the Derivative
3.1 Maxima and Minima
3.2 Monotonicity and Concavity
3.3 Local Extrema and Extrema on Open Intervals
3.4 Practical Problems
3.5 Graphing Functions Using Calculus
3.6 The Mean Value Theorem for Derivatives
3.7 Solving Equations Numerically
3.8 Antiderivatives
3.9 Introduction to Differential Equations
3.10 Chapter Review
Review and Preview Problems
4 The Deftnite Integral
4.1 Introduction to Area
4.2 The Definite Integral
4.3 The First Fundamental Theorem of Calculus
4.4 The Second Fundamental Theorem of Calculus and the Method of Substitution
4.5 The Mean Value Theorem for Integrals and the Use of Symmetry
4.6 Numerical Integration
4.7 Chapter Review
Review and Preview Problems
5 Applications of the Integral
5.1 The Area of a Plane Region
5.2 Volumes of Solids:Slabs.Disks,Wlashers
5.3 Volumes of Solids of Revolution:Shells
5.4 Length of a Plane Curve
5.5 Work and Fluid Force
5.6 Moments and Center of Mass
5.7 Probability and Random Variabtes
5.8 Chapter Review322
Review and Preview Problems
6 Transcendental Functions
6.1 The Natural Logarithm Function
6.2 Inverse Functions and Their Derivatives
6.3 The Natural Exponential Function
6.4 General Exponential and Logarithmic Functions
6.5 Exponential Growth and Decay
6.6 First.Order Linear Differential Equations
6.7 Approximations for Differential Equations
6.8 The Inverse Trigonometric Functions and Their Derivatives
6.9 The Hyperbolic Functions and Their Inverses
6.10 Chapter Review
Review and Preview Problems
7 Techniques of Integration
7.1 Basic Integration Rules
7.2 Integration by Parts
7.3 Some Trigonometric Integrals
7.4 Rationalizing Substitutions
7.5 Integration of Rational Functions Using Partial Fractions
7.6 Strategies for Integration
7.7 Chapter Review
Review and Preview Problems
8 Indeterminate Forms and Improper
Integrals
8.1 Indeterminate Forms of Type 0/0
8.2 Other Indeterminate Forms
8.3 Improper Integrals: Infinite Limits of Integration
8.4 Improper Integrals: Infinite Integrands
8.5 Chapter Review
Review and Preview Problems
9 Infinite Series
9.1 Infinite Sequences
9.2 Infinite Series
9.3 Positive Series: The Integral Test
9.4 Positive Series: Other Tests
9.5 Alternating Series, Absolute Convergence, and Conditional Convergence
9.6 Power Series
9.7 Operations on Power Series
9.8 Taylor and Maclaurin Series
9.9 The Taylor Approximation to a Function
9.10 Chapter Review
Review and Preview Problems
10 Conics and Polar Coordinates
10.1 The Parabola
10.2 Ellipses and Hyperbolas
10.3 Translation and Rotation of Axes
10.4 Parametric Representation of Curves in the Plane
10.5 The Polar Coordinate System
10.6 Graphs of Polar Equations
10.7 Calculus in Polar Coordinates
10.8 Chapter Review
Review and Preview Problems
11 Geometry in Space and Vectors
11.1 Cartesian Coordinates in Three-Space
11.2 Vectors
11.3 The Dot Product
11.4 The Cross Product
11.5 Vector-Valued Functions and Curvilinear Motion
11.6 Lines and Tangent Lines in Three-Space
11.7 Curvature and Components of Acceleration
11.8 Surfaces in Three-Space
11.9 Cylindrical and Spherical Coordinates
11.10 Chapter Review
Review and Preview Problems
12 Derivatives for Functions of Two or More Variables
12.1 Functions of Two or More Variables
12.2 Partial Derivatives
12.3 Limits and Continuity
12.4 Differentiability
12.5 Directional Derivatives and Gradients
12.6 The Chain Rule
12.7 Tangent Planes and Approximations
12.8 Maxima and Minima
12.9 The Method of Lagrange Multipliers
12.10 Chapter Review
Review and Preview Problems
13 Multiple Integrals
13.1 Double Integrals over Rectangles
13.2 Iterated Integrals
13.3 Double Integrals over Nonrectangular Regions
13.4 Double Integrals in Polar Coordinates
13.5 Applications of Double Integrals
13.6 Surface Area
13.7 Triple Integrals in Cartesian Coordinates
13.8 Triple Integrals in Cylindrical and Spherical Coordinates
13.9 Change of Variables in Multiple Integrals
13.10 Chapter Review
Review and Preview Problems
14 Vector Calculus
14.1 Vector Fields
14.2 Line Integrals
14.3 Independence of Path
14.4 Green's Theorem in the Plane
14.5 Surface Integrals
14.6 Gauss's Divergence Theorem
14.7 Stokes's Theorem
14.8 Chapter Review
Appendix
A.1 Mathematical Induction
A.2 Proofs of Several Theorems
教辅材料说明
教辅材料申请表
前言/序言
国内出版的理工类非数学专业的微积分教材很多,其中不少是有一定特色的。特别是近几年来随着大学数学教学改革的不断深入,反映在教材建设上,其成果还是比较突出的。但从我在教学和教改研究中所读到的教材看,还存在着一些值得讨论的问题。
第一是教材虽多,但在总的体系结构上大体雷同,受原苏联教材的影响还较重。当然,这并不是说这种体系不好,而是太多差异不大的教材,不利于比较和促进教材的建设工作。
第二是教材的文风都比较正统,语言不太生动,有种使读者,特别是数学基础差一点的读者望而生畏之感,也就是教材的可读性方面值得改进。
第三是习题不够丰富,题型的变化较少,应用问题,特别是有真实数据的、符合我国实际的应用问题很少。
由DaleVarberg等编写的《Calculus》第9版是一本在美国大学中使用面比较广泛的微积分教材。该书与在美国采用更广泛的微积分教材《Thomas Calculus》比较,有不少共同之处,如重视应用、便于自学、习题数量与内容比较丰富等。而较大的差别是该教材比较强调数学的严谨性,例如在极限处理上,虽然也是主要讲函数极限,但书中不但有严格的δ-8定义,而且用较大的篇幅用其证明一些极限;许多定理都有较严谨的证明。这一点与我国许多现行的理工科微积分教材比较类似,在美国也是另一种风格的教材。本书强调应用,习题数量多,类型多,重视不同数学学科之间的交叉,强调其实际背景,反映当代科技发展。每章之后有附加内容,包含利用图形计算器或数学软件计算的习题或带研究性的小题目等。
本教材的内容有:一元微积分,包括函数、极限,函数连续性,倒数及其应用,积分及其应用,不定型的极限及广义积分,级数、数值方法及逼近;多元微积分,包括空间解析几何,向量,多元函数的导数与二重、三重积分,以及向量场的微积分;最后是微分方程。
总之,这种基础数学教材的影印出版,对于我们借鉴国外好的教学经验,推动我国的数学教学改革,特别是对当前提倡的“双语教学”工作,一定会起到很好的作用,收到良好的效果。
探索微积分的无限可能:一本经典教材的深度解读 微积分,作为现代科学与工程的基石,是理解世界运行规律不可或缺的语言。它以其严谨的逻辑、强大的分析工具和广泛的应用领域,深刻地影响着我们认识和改造世界的方式。从描述天体运动的规律,到设计精密的电子设备,从预测经济趋势,到理解生命体的复杂机制,微积分的身影无处不在。 这本书,旨在带领读者踏上一场引人入胜的微积分探索之旅。它不仅仅是一本教科书,更是一位经验丰富的向导,将带领你在抽象的数学概念海洋中航行,最终抵达理解和应用微积分的彼岸。本书将以一种既严谨又富有启发性的方式,深入浅出地剖析微积分的核心概念,并展示其在各个领域的强大生命力。 核心概念的循序渐进:构建坚实的数学根基 本书的开篇,将从函数这一微积分的基石出发。我们将深入探讨函数的定义、性质、表示方法(图示、表格、解析式)以及各种常见的函数类型,如线性函数、多项式函数、指数函数、对数函数和三角函数。理解函数的概念,是掌握后续微积分知识的关键。你将学会如何分析函数的行为,理解自变量与因变量之间的关系,为更复杂的分析打下坚实基础。 紧接着,我们将进入极限的世界。极限是微积分的灵魂所在,它揭示了函数在趋近于某个点时数值的变化趋势。我们将通过直观的例子和严谨的定义,阐释极限的概念,理解“无限接近”的深刻含义。极限的理解是理解导数和积分的基础,只有对极限有了透彻的认识,才能真正掌握微积分的精髓。我们将探讨左极限、右极限、无穷远处的极限以及极限的运算法则,并学习如何利用极限来判断函数的连续性。 导数:丈量变化的利器 掌握了极限的概念后,本书将顺理成章地引入导数。导数是微积分中最为核心的概念之一,它衡量的是函数在某一点的瞬时变化率,也就是曲线在该点的斜率。我们将从割线斜率的极限定义出发,逐步引导读者理解导数的几何意义和物理意义。 导数的计算是本书的重要组成部分。我们将详细讲解各种求导法则,包括幂法则、常数倍法则、和差法则、乘积法则、商法则以及链式法则。对于超越函数(指数函数、对数函数、三角函数及其反函数)的求导,也将进行深入的阐述。同时,隐函数求导和参数方程求导等进阶技巧也将得到充分的介绍,确保读者能够熟练地运用导数工具解决各种问题。 导数的应用是其价值的集中体现。本书将带领读者探索导数在函数性质分析中的广泛应用。你将学会如何利用导数来确定函数的单调性、求函数的极值(极大值和极小值)、判断函数的凹凸性以及寻找函数的拐点。这些工具将帮助我们绘制出函数的精确图像,深刻理解函数的整体形态和变化趋势。 在实际应用方面,导数更是无处不在。我们将通过大量的实例,展示导数在解决优化问题中的威力,例如如何找到成本最低的生产方案,如何设计出容积最大的容器,以及如何确定航行速度以实现最短航程。在物理学领域,导数用于描述速度、加速度、功率等瞬时变化量;在经济学领域,导数用于分析边际成本、边际收益和弹性;在生物学领域,导数则可以描述种群增长率等。本书将通过生动具体的案例,将这些抽象的数学概念与现实世界紧密联系起来。 积分:累积与求和的奥秘 在深入理解了导数之后,本书将引导读者进入积分的世界。积分可以看作是导数的逆运算,同时也是一种强大的累积工具。我们先从不定积分入手,理解不定积分的定义及其与导数的关系,即反导数。我们将系统地讲解各种不定积分的计算技巧,包括基本积分公式、换元积分法、分部积分法、三角换元法以及有理函数的积分。 随后,我们将重点探讨定积分。定积分的引入将极大地拓展微积分的应用范围。我们将从黎曼和的概念出发,理解定积分的几何意义,即曲线下方区域的面积。然后,我们将介绍微积分基本定理,这是连接微分和积分的桥梁,它极大地简化了定积分的计算。通过微积分基本定理,我们可以利用反导数来高效地计算定积分。 定积分的应用同样广泛且深刻。本书将展示定积分在计算几何图形面积方面的强大能力,包括不规则图形的面积、曲边梯形的面积以及旋转体体积。此外,我们还将探索定积分在物理学中的应用,例如计算功、质心、转动惯量、流体压力等。在概率论中,定积分用于计算连续随机变量的概率密度函数下的面积,从而得出概率值。本书将通过丰富的例子,让读者体会到积分在累加和求和方面的精妙之处。 多变量微积分的初步探索(根据教材内容范围决定是否细致展开) 对于更深入的学习,本书将可能触及多变量微积分的基础。我们将介绍多元函数的概念,以及如何描述和分析它们。偏导数将作为多变量函数变化率的度量被引入,帮助我们理解函数在特定方向上的变化。梯度的概念将揭示函数增长最快的方向,而方向导数则可以计算函数沿任意方向的变化率。 重积分(二重积分和三重积分)将是多变量微积分的重要工具,用于计算多维空间中的面积、体积和质量。我们还将探讨曲线积分和曲面积分,它们分别用于计算曲线上的物理量和曲面上的物理量。这些内容将为读者打开理解更高维度空间和更复杂物理现象的大门。 学习方法与思考 本书不仅仅是知识的罗列,更注重培养读者的数学思维和解决问题的能力。在学习过程中,建议读者: 理解概念的本质: 不要死记硬背公式,而是要深入理解每个概念的几何意义、物理意义和逻辑推理过程。 勤于练习: 数学是一门实践的学科,通过大量的练习,才能熟练掌握计算技巧,巩固概念理解。本书提供了不同难度的练习题,旨在满足不同层次的学习需求。 注重联系: 尝试将新学的知识与之前学过的概念联系起来,构建完整的知识体系。例如,理解导数与极限的关系,以及积分与导数之间的逆运算关系。 善用工具: 在理解概念的基础上,可以借助计算器、数学软件等工具辅助计算和验证,但切勿过度依赖。 积极思考: 遇到问题时,不要急于查找答案,而是要先自己思考,分析问题的症结所在,尝试不同的解决方法。 本书的价值与意义 本书的价值在于其系统性、严谨性和启发性。它不仅为读者提供了坚实的微积分理论基础,更重要的是,它培养了读者运用数学工具分析和解决问题的能力。无论你未来的专业方向是科学、工程、经济、管理还是其他领域,微积分都将是你不可或缺的强大助力。 掌握微积分,你将能够更深刻地理解自然界的奥秘,更有效地设计和改造世界,更准确地预测和分析复杂现象。这本书,就是你开启这场激动人心的数学探索之旅的最佳伙伴。希望通过本书的学习,你能够领略微积分的无穷魅力,并将其转化为你实现梦想的强大引擎。