高等数学教学大纲

    (工科各专业) 学时:160

    (一)课程内容

                1. 函数、极限、连续

  函数:函数的概念,函数的特性,复合函数的概念,基本初等函数的性质及图形。

  极限:数列极限的定义,收敛数列的性质(唯一性、有界性); 函数极限的定义,函数的左右极限,函 数极限的性质(局部保号性、不等式取极限),无穷小与无穷大的概念;极限的四则运算法则,两个极 限存在准则(夹逼准则和单调有界准则),两个重要极限,无穷小的比较。

  函数的连续性:函数连续的定义,间断点及其分类,初等函数的连续性,闭区间上连续函数的性质 (最大最小值定理,零点定理和介值定理)。

                2.一元函数微分学

  导数与微分:导数的定义,导数的几何意义,导数的物理应用,可导性与连续性的关系;导数的四 则运算法则,复合函数求导法则,基本初等函数的导数公式;高阶导数的概念,初等函数的一、二阶导 数的求法,隐函数和参数式所确定的函数的一、二阶导数的求法;微分的定义,微分的运算法则(含微 分形式的不变性),微分在近似计算中的应用。

  中值定理与导数的应用:罗尔定理,拉格朗日中值定理,柯西中值定理,泰勒公式;洛必达法则; 用导数判定函数的单调性,函数极值概念及其求法,简单的最大值最小值应用问题,用导数判定函数曲 线的凹凸性与拐点,水平与垂直渐近线,函数作图;弧微分,曲率的定义及其计算,曲率圆与曲率半 径;方程近似解的二分法和切线法。

                3.一元函数积分学

  不定积分:原函数与不定积分的定义,不定积分的性质,基本积分公式,换元积分法,分部积分 法,有理函数、三角函数有理式及简单无理函数的积分。

  定积分及其应用:定积分的定义及其性质,积分上限的函数及其导数,牛顿—莱布尼茨公式,定积 分的换元法和分部积分法;广义积分的概念;定积分的近似计算;定积分在几何学中的应用(面积、旋 转体体积、平行截面面积为已知的立体的体积、平面曲线的弧长),定积分在物理学中的应用(路程、 功、水压力、引力)。

                4.向量代数与空间解析几何

  向量代数:空间直角坐标系,向量概念,向量的线性运算,向量的坐标,向量的数量积,向量的向 量积,两向量的夹角,两向量平行与垂直的条件。

  平面与直线:平面的方程(点法式、一般式、截距式),直线的方程(参数式、对称式、一般式),夹 角(平面与平面、平面与直线、直线与直线),平行与垂直的条件(平面与平面、平面与直线、直线与直 线)。

  曲面与空间曲线:曲面方程的概念,球面方程,以坐标轴为旋转轴的旋转曲面,母线平行于坐标轴 的柱面方程;空间曲线的参数方程和一般方程,空间曲线在坐标面上的投影。 二次曲面:椭球面,双曲面,抛物面。

                5.多元函数微分学

  多元函数:多元函数的概念,二元函数的几何表示,二元函数的极限与连续性,有界闭区域上连续 函数的性质。

  偏导数与全微分:偏导数的定义及其计算法,高阶偏导数的概念及复合函数二阶偏导数的求法;全 微分的定义,全微分存在的必要条件和充分条件,多元复合函数的求偏导法则,隐函数的求偏导公式(含 方程组的情形);方向导数和梯度。

  偏导数的应用:空间曲线的切线与法平面,曲面的切平面与法线;多元函数的极值及其求法,最大 值、最小值问题,条件极值,拉格朗日乘数法。

                6.多元函数积分学

  二重积分:二重积分的概念、性质及计算(直角坐标、极坐标);二重积分在几何学中的应用(曲 面面积、立体体积),二重积分在物理学中的应用(质量、重心、转动惯量、引力)。

  三重积分:三重积分的概念、性质与计算(直角坐标、柱面坐标、球面坐标);三重积分的应用。 曲线积分:两类曲线积分的定义与性质,两类曲线积分的计算法;曲线积分的应用;格林公式,平 面曲线积分与路径无关的条件。

  曲面积分:两类曲面积分的定义与性质,两类曲面积分的计算法;曲面积分的应用;高斯公式,斯 托克斯公式;通量与散度、环流量与旋度的概念与计算。

                    7.无穷级数

  常数项级数:无穷级数及其收敛与发散的定义,无穷级数的基本性质,级数收敛的必要条件,几何 级数和P-级数的敛散性;正项级数的比较、比值及根值审敛法,交错级数的莱布尼兹定理,绝对收敛 与条件收敛的概念及其关系。

  幂级数:幂级数的概念,阿贝尔定理,较简单的幂级数的收敛域的求法,幂级数在其收敛区间内的 基本性质,幂级数求和函数;泰勤级数,麦克劳林级数,函数展开成幂级数,幂级数在近似计算中的应 用。

  傅里叶级数:三角级数概念,狄利克雷充分条件,函数展开为傅里叶级数,奇偶函数的傅里叶级 数,函数展开为正弦或余弦级数,(-l,l),(0,l)上函数的傅里叶级数。

                8.常微分方程

  微分方程的一般概念:微分方程的定义、阶、解、通解、初始条件、特解。

  一阶微分方程:可分离变量微分方程,齐次方程,一阶线性微分方程,伯努利方程,全微分方程。

  可降阶的高阶微分方程:y″=f(x)型,y″=f(x,y′)型,y″=f(y,y′)型。

  高阶线性微分方程:高阶线性微分方程解的结构,二阶常系数齐次线性微分方程,二阶常系数非 齐次线性微分方程,欧拉方程。用微分方程解简单的几何问题和物理问题。

    (二)学时分配

   本课程的教学时数为160学时,课内外学时比例为1:2,课内学时分配如下表:

    教学环节    课程内容    讲 课    习 题 课    小 计

          函数、极限、连续   14       2      16

          导数与微分      10       2      12

         中值定理与导数应用   12       2      14

          不定积分       8        2      10

          定积分及其应用    12       2      14

         向量代数与空间解析   12       2      14

          多元函数微分学    16       2      18

            重积分      10       2      12

         曲线积分与曲面积分   14       2      16

          无穷级数       14        2      16

          微分方程       16       2      18

           合 计 138      22      160

    (三)本门课程的基本要求

  1 正确理解下列基本概念和它们之间的内在联系:函数,极限,无穷小,连续,导数,微分,极值,不定积分,定积分,偏导数,全微分,条件极值,重 积分,曲线积分,曲面积分,无穷级数,微分方程。

  2.正确理解下列基本定理和公式并能正确运用:极限的主要定理,罗尔定理和拉格朗日中值定理,泰勒定理,定积分作为其上限函数的求导定理, 牛顿-莱布尼兹公式,格林公式,高斯公式。

  3.牢固掌握下列公式:两个重要极限,基本初等函数、双曲函数的导数公式,基本积分公式,函数exp(x) 、sinx、ln(1+x)的麦克劳林展开式。

  4.熟练运用下列法则和方法: 导数的四则运算法则和复合函数的求导法,换元积分法和分部积分法,二重积分的计算法,正项级 数的比值审敛法,变量可分离的方程及一阶线性微分方程的解法,二阶常系数齐次线性微分方程的解法。

  5.会运用微积分和常微分方程的方法解一些简单的几何、物理和力学问题。

    (四)本门课程内容的重点、难点及深度广度

                1.函数、极限、连续

重点:函数概念,复合函数概念,基本初等函数的性质及其图形,极限概念,极限四则运算法则, 连续概念。

难点:极限的ε—N、ε—δ定义,等价无穷小求极限。

                2.一元函数微分学

  重点:导数和微分的概念,导数的几何意义及函数的可导性与连续性之间的关系,导数的四则运算 法则和复合函数的求导法,基本初等函数、双曲函数的导数公式,初等函数的一阶、二阶导数的求法, 罗尔定理和拉格朗日定理,函数的极值概念,用导数判断函数的单调性和求极值的方法。

  难点:复合函数的求导法,隐函数和参数式所确定的函数的高阶导数,泰勒定理。

                3.一元函数积分学

  重点:不定积分和定积分的概念及性质,不定积分的基本公式,不定积分、定积分的换元法与分部 积分法,变上限的积分作为其上限的函数及其求导定理,牛顿—莱布尼兹公式,用定积分表达一些几何 量与物理量(如面积、体积、弧长、功、引力等)。

  难点:变上限函数的求导,广义积分,用定积分求功、引力等。

                4.向量代数与空间解析几何

  重点:空间直角坐标系,向量的概念及其表示,向量的运算(线性运算、点乘法、叉乘法),单位 向量、方向余弦、向量的坐标表达式以及用坐标表达式进行向量运算的方法,平面方程和直线方程及其 求法,曲面方程的概念。

  难点:向量的叉乘法,利用平面、直线的相互关系解决有关问题,曲线、曲面的投影。

                5.多元函数微分学

  重点:多元函数的概念,偏导数和全微分的概念,复合函数—阶偏导数的求法,多元函数极值和条 件极值的概念。

  难点:复合函数的高阶偏导数,隐函数的偏导数,求曲线的切线和法平面及曲面的切平面和法线, 求条件极值的拉格朗日乘数法。

                6.多元函数积分学

  重点:二重积分、三重积分的概念,二重积分的计算方法(直角坐标、极坐标),两类曲线积分的 概念,格林公式。

  难点:三重积分的计算方法,格林公式,高斯公式。

                7.无穷级数

  重点:无穷级数收敛、发散以及和的概念,几何级数和P—级数的收敛性,正项级数的比值审敛法, 比较简单的幂级数收敛区间的求法。

  难点:正项级数的比较审敛法,交错级数的莱布尼兹定理,幂级数的收敛域及和函数,函数展开为 泰勒级数,函数展开为傅里叶级数。

                8.常微分方程

  重点:变量可分离的方程及一阶线性方程的解法,二阶线性微分方程解的结构,二阶常系数齐次线 性微分方程的解法。

  难点:二阶常系数非齐次线性微分方程的求解。