这是一本扎实与精准的教科书,力图呈现微积分的惊心动魄与美。微积分的求切线斜率与求面积问题,一举解决于相对容易的微分正逆演算。微分的正算解决了函数的递增、递减、临界点、极值、凹口向上、凹口向下、反曲点、函数图形的样貌、泰勒展式;而微分的逆算 ( 不定积分 ) 解决了求面积问题与解微分方程的问题等。
微积分可用一个口诀来描写:一法二念二义一理。一法就是一个方法,指的是本义的无穷步骤之分析与综合法 ( 即无穷步骤的分割与连续求和 );二念就是两个概念,即极限与无穷小量;二义就是两个定义,即微分与积分的定义;一理就是一个定理,即微积分学根本定理,它是连结微分与积分的桥樑,以四两拨千斤的巧妙,解决求面积的千古难题。
微积分是整个近代科学与工艺的基础。若没有微积分,就没有物理学,没有电磁学,没有近代的科学革命,更没有现代的电脑资讯文明。学习微积分虽然有点困难,但是努力用心去学,太值得了。深信天下没有学不会的东西。
微积分可能是每一位初学者第一次接触到的最抽象,也最具挑战性的数学,因为它结结实实遇到了「无穷」,落实于取极限的操作或无穷小量的论述法。「无穷」让微积分具有深度,困难且迷人。本书愿尽所能帮助读者克服这个「无穷」的难关。「大道无门,千差有路,透得此关,干坤独步」,加油!
第1章 函 数
1.1 函数及其图形
1.2 函数的结合:平移与尺度伸缩
1.3 三角函数
1.4 指数函数
1.5 反函数与对数函数
第2章 极限与连续性
2.1 变化率与曲线上的切线
2.2 函数的极限与极限的操作规则
2.3 极限的精确定义
2.4 单侧极限
2.5 连续性
2.6 涉及无穷的极限;图形的渐近线
第3章 微 分
3.1 在一点的切线与导数
3.2 一个函数的导函数
3.3 微分的规则
3.4 导数的变化率解释
3.5 三角函数的导函数
3.6 连锁规则
3.7 隐函数的微分法
3.8 反函数与对数函数的微分法
3.9 反三角函数
3.10 相关的变化率
第4章 微分法的应用
4.1 函数的极值
4.2 平均变率定理
4.3 单调函数与一阶导数检定法
4.4 凹凸性与函数作图
4.5 不定型与罗必达规则
4.6 极值的应用问题
4.7 牛顿逐步逼近求根法
4.8 反导函数
第5章 积 分
5.1 面积与有限项求和的估计
5.2 求和记号Σ与有限和的极限
5.3 定积分
5.4 微积分学根本定理
5.5 不定积分与变数代换法
5.6 定积分的变数代换法与两曲线之间的面积
第6章 定积分的应用
6.1 利用横截面积来求体积
6.2 柱壳法求体积
6.3 曲线的长度
6.4 旋转体的侧表面积
第7章 积分与超越函数
7.1 透过积分定义对数函数
7.2 指数变化与可分离变数型的微分方程式
第8章 积分的技巧
8.1 分部积分法
8.2 三角函数的积分
8.3 三角代换法
8.4 有理函数的部分分式法
8.5 数值积分
8.6 瑕积分
第9章 无穷的数列与级数
9.1 数 列
9.2 无穷级数
9.3 积分检定法
9.4 比较检定法
9.5 比值检定法与根式检定法
9.6 交错级数、绝对与条件收敛
9.7 幂级数
9.8 泰勒与马克劳林级数
9.9 泰勒级数的收敛
9.10 二项级数与泰勒级数的应用
第10章 偏导函数
10.1 多变数函数
10.2 多维空间的极限与连续
10.3 偏导函数
10.4 连锁规则
10.5 方向导数与梯度向量
10.6 切平面
10.7 极值与鞍点
10.8 Lagrange乘子法
第11章 多重积分
11.1 在长方形上的两重积分与逐次积分
11.2 一般领域上的两重积分
11.3 两重积分求面积
11.4 极坐标之下的两重积分
附录1 极限定理的证明
附录2 常见的极限式
附录3 连锁规则的证明
附录4 二阶检定法的推导
附录5 极坐标与极坐标方程式
附录6 向量及其运算
习题简答
英中文索引
简要积分表
初次捧读《微积分》,我心里其实是有些忐忑的。毕竟,“微积分”这三个字本身就自带一种高深的、似乎遥不可及的光环,仿佛是专门为那些数学天才们准备的“阳春白雪”。我一直觉得自己是个普普通通的工科生,对于那些抽象的符号和复杂的公式,总有一种莫名的畏惧感。然而,这部作品从一开始就试图打破这种隔阂。作者并没有直接抛出让人眼花缭乱的定理和推导,而是花了相当大的篇幅,用生动形象的比喻和生活化的例子,来铺垫和引导读者进入微积分的世界。 我记得书中有个关于“爬山”的比喻,用来解释导数的概念。我们爬山时,同一个坡度,在平缓的地方走起来轻松,在陡峭的地方则举步维艰。这种“变化率”的概念,作者通过不同场景的切换,从静态的坡度变化到动态的速度变化,再到更抽象的经济学中的边际成本,都一一进行了细致的阐述。让我惊讶的是,曾经让我头疼不已的“导数”,在这个作者的笔下,似乎变得不再那么冰冷和公式化,反而多了一种“生命力”。我能够感受到,它不仅仅是数学符号的组合,更是描述我们身边世界运动规律的强大工具。
评分我是一位习惯于从实际问题出发来学习理论知识的读者,所以,《微积分》中丰富的实际应用案例,对我来说是巨大的吸引力。作者并没有将微积分束之高阁,而是把它带入了我们生活的方方面面。 从物理学中的速度、加速度,到经济学中的边际效用、最优解,再到工程学中的曲线拟合、概率统计,书中的案例包罗万象。尤其让我印象深刻的是,作者在讲解“应用题”时,并没有直接给出答案,而是引导读者自己去分析问题,建立数学模型,然后运用微积分的工具去解决。这种“授人以渔”的方式,让我感觉自己真的学会了如何运用微积分,而不是仅仅学会了如何“背诵”微积分。
评分我发现这本书在讲解数学符号和术语时,非常注重细节。很多时候,我们学习数学,容易被那些陌生的符号和术语所困扰,而一旦对这些基础的“语言”产生了障碍,后续的学习就会变得异常困难。 《微积分》在这方面做得非常细致。作者在第一次出现某个符号或术语时,都会给出清晰的解释,并且会不断地在后续的讲解中,重复强调它们的意思和用法。我印象最深刻的是,作者在介绍“e”这个自然常数时,并没有直接给出一个数值,而是从复利计算、指数增长等多个角度,去解释“e”的来源和意义。这种“润物细无声”的讲解方式,让我不知不觉中就掌握了这些基础知识。
评分我必须承认,我曾经对“无穷”这个概念感到非常困惑。在日常生活中,我们接触到的都是有限的、可数的。而微积分中,无穷无尽的分割、无穷小的增量,这些概念常常让我感到思维的局限。然而,在这部《微积分》中,作者用非常巧妙的方式,将“无穷”这个看似虚无缥缈的概念,变得触手可及。 他会用“阿喀琉斯追不上乌龟”的悖论来引出无穷级数的概念,然后通过对这个悖论的深入分析,展现出数学在处理无穷问题上的严谨和精妙。作者并没有回避无穷带来的哲学上的挑战,反而鼓励读者去思考,去探索。他强调,理解无穷,并不是要将它完全“掌握”,而是要学会与它“共舞”,理解它在数学体系中的位置和作用。对我而言,这种引导性的探讨,比单纯的公式推导更有价值。
评分这本书的排版和插图也给我留下了深刻的印象。我向来不是一个喜欢看枯燥文字的人,但《微积分》在这方面做得非常出色。大量的图表、示意图,将抽象的概念可视化,极大地降低了理解的难度。尤其是一些动态的图形展示,虽然是静态的图片,却能让人脑海中勾勒出变化的过程。 我特别欣赏作者在处理“极限”这个概念时使用的图示。通过不断缩小区间,一步步逼近目标值,那种“无限接近”的感觉,用文字描述起来总是显得有些空洞,但配合图示,我一下子就明白了。这种“化繁为简”的处理方式,让我在阅读过程中,时刻保持着清晰的思路,不会因为概念的跳跃而感到迷茫。作者似乎深谙“读图时代”的精髓,将复杂的数学原理,巧妙地转化为视觉语言,让枯燥的数字“活”了起来。
评分我对这本书的逻辑结构非常满意。作者循序渐进,从最基础的概念开始,一步步深入到更复杂的应用。每一个新的概念的引入,都与之前的内容紧密相连,形成了一个有机的整体。我很少遇到这种,读完一个章节,就能清晰地感受到它如何为下一个章节打下基础的书籍。 特别是在介绍“定积分”和“微积分基本定理”的时候,作者花了大量的篇幅来建立两者之间的联系。他先是详细讲解了定积分在求解面积、体积等问题上的应用,然后巧妙地引出微积分基本定理,说明了定积分与不定积分之间的内在关系。这种“由表及里”的讲解方式,让我对微积分的整体框架有了更深刻的理解,不再觉得它只是一个个孤立的公式和定理的堆砌。
评分我一直觉得,学习数学最令人沮丧的时刻,莫过于遇到一个自己怎么也解不出的题目。而《微积分》似乎很了解这一点,它在提供理论知识的同时,也给了我很多解题的思路和技巧。 书中的例题非常丰富,而且难度分布合理。从简单的概念应用,到复杂的综合题,应有尽有。更重要的是,作者在讲解例题时,不仅仅是给出解题过程,还会深入分析解题的思路,指出关键步骤,以及可能出现的陷阱。这种“解题侦探”式的讲解,让我学到的不仅仅是“如何做”,更是“为什么这样做”,以及“如何避免犯错”。
评分我有一点轻微的“选择困难症”,在面对海量的数学知识时,常常不知道从何下手。然而,《微积分》这本书,就像一位经验丰富的向导,为我指明了方向。 它并没有试图把所有关于微积分的知识都塞给我,而是有选择性地,重点突出了那些最核心、最基础的概念和方法。作者用一种“少即是多”的智慧,让我能够在一个相对有限的范围内,建立起对微积分的完整认知。这种“聚焦”的方式,避免了信息过载,让我能够更有效地吸收和理解知识。当我合上书本,回味其中的内容时,我发现自己对微积分的理解,已经上升到了一个新的高度,不再是碎片化的知识点,而是一个清晰、完整的知识体系。
评分我最喜欢的一点是,作者在讲解概念的时候,总是会回溯到它产生的历史背景和哲学思考。很多时候,我们学习数学,只是机械地记忆公式和解题技巧,却不知道这些知识点是如何被发现的,它们背后有着怎样的人类智慧结晶。在这本书里,我看到了牛顿和莱布尼茨为了解决物理学和几何学中的难题,是如何一步步探索出微积分的奥秘的。这种“寻根溯源”的方式,让我不仅理解了“是什么”,更理解了“为什么”。 我感觉作者仿佛是一位经验丰富的向导,他并不急于把我拉到山顶,而是耐心地带着我走过蜿蜒的小径,欣赏沿途的风景。他会讲解沿途遇到的每一块石头,每一棵树木的来历,甚至还会分享一些关于这些“风景”背后的小故事。比如,在介绍不定积分的时候,作者并没有直接给出积分公式,而是先从“求导的逆运算”这个角度入手,然后引入了“常数项”的问题,并对此进行了深入的讨论。他强调,数学的魅力就在于它严谨的逻辑和不断发展的过程,而微积分正是这个过程中的一个里程碑。
评分在我看来,一部优秀的数学书籍,不应该仅仅是知识的传递,更应该是一种思维的启迪。而《微积分》在这方面,做得相当到位。 作者在讲解过程中,时常会引导读者进行批判性思考,提出开放性的问题。他鼓励读者不要满足于表面的理解,而是要去探究更深层次的原理,去思考微积分在不同领域中的普适性和局限性。我感觉自己不仅仅是在学习微积分,更是在学习一种严谨的、逻辑的、探索性的思维方式。这种思维的训练,将远远超越这本书本身,成为我未来学习和工作中的宝贵财富。
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