南京大学数学系数学分析精品课程

 

 

 

数学分析教学大纲


     数学分析是数学系最重要的基础课之一,分三学期完成教学: 

数学分析(一),一年级第一学期,学分数5,周学时6,其中讲课4学时,习题课2学时,共96学时(讲课64,习题32);

数学分析(二),一年级第二学期,学分数5,周学时6,其中讲课4学时,习题课2学时,共96学时(讲课64,习题32);

数学分析(三),二年级第一学期,学分数4,周学时5,其中讲课3学时,习题课2学时,共80学时(讲课48,习题32);

数学分析的地位:数学分析是其它许多后继课程的基础,例如复变函数、实变函数、常微分方程、拓扑学、泛函分析、微分几何、概率论与数理统计、偏微分方程等,是数学系一、二年级的必修课。

数学分析的教学目的:本课程强调基本训练和能力培训,通过系统的学习与严格的训练,使学生能全面掌握数学分析的基本理论知识,能熟练运用知识于实际课题的计算,培养数学严格的逻辑思维和推理判断能力,为进一步学习其它课程打下扎实的基础。

数学分析的教学方式:以课堂教学为主,同时安排主课和习题课,重视作业的布置,适当安排思考题和讨论小组,结合现代化的计算机技术辅助教学提高教学效果;注重本课程和其它课程的联系,适当介绍想关的近代数学的前沿内容,对于一些内容吸收和采用现代数学的处理方法,增加学生对于先进数学思想的了解,提高学生的数学修养。

数学分析的教学内容和课时安排

第一学期内容:

1章 集合与映射 6 学时)

教学目的:理解集合的概念与映射的概念,掌握实数集合的表示法,函数的表示法与函数的一些基本性质。

重点与难点:实数集的表示

§1.1 映射

§1.2 实数集与函数

2章 极限 16 学时)

教学目的:掌握极限的概念和极限的性质,能按定义证明数列极限,能熟练地进行数列极限的计算,理解实数系具有连续性的分析意义,并掌握实数系的一系列基本定理。

重点与难点:极限的概念,实数系的基本定理。

§2.1 数列极限

§2.2 实数及其性质

§2.3 Cauchy 准则

§2.4 Stoltz 公式

3章 连续函数 16 学时)

教学目的:掌握函数极限的定义,掌握函数极限的性质,能按定义证明函数极限,能根据极限的性质正确地进行极限的计算和无穷小阶的比较,掌握闭区间上连续函数的性质。

重点与难点:函数极限的概念,连续函数的基本性质。

§3.1 函数的极限

§3.2 无穷小()量的阶

§3.3 连续函数

§3.4 连续函数的性质

§3.5 连续函数的积分

4章 导数和微分 18 学时)

教学目的:理解导数,微分的概念,能熟练地计算导数,掌握链规则,掌握不定积分的计算。

重点与难点:导数和微分的定义,不定积分的定义。

§4.1 导数

§4.2 微分

§4.3 复合求导

§4.4 不定积分

§4.5 不定积分的计算

5章 微分中值定理和Taylor 展开 18 学时)

教学目的:掌握微分中值定理与函数的Taylor公式,应用于函数性质的研究,熟练运用LHospital法则计算极限,熟练应用微分于求解函数的极值问题,会作函数的图象。

重点与难点:中值定理,Taylor 展开的余项估计。

§5.1 函数极值

§5.2 中值定理

§5.3 L'Hospital 法则

§5.4 Taylor 展开

§5.5 Taylor 展开的应用

6Riemann 积分 18 学时)

教学目的:掌握定积分的概念和性质,掌握可积函数的判别方法,掌握牛顿—莱布尼兹公式,并能熟练地计算定积分。

重点与难点:可积性的判断,牛顿—莱布尼兹公式,积分中值公式。

§6.1 Riemann 可积

§6.2 积分中值公式

§6.3 微积分基本公式

§6.4 定积分的计算

期末考试

第二学期内容:(讲课 90学时,其余时间用于期中考试和复习)

7章 定积分的应用和推广   12 学时)

教学目的:掌握定积分在几何上的某些应用,能求平面图形的面积、简单立体的体积、曲线的弧长等;掌握反常积分的概念,熟练掌握反常积分的收敛判别法与反常积分的计算。

重点与难点:如何把具体问题转化为定积分,广义积分收敛判别法。

§7.1 积分的应用

§7.2 广义积分

§7.3 广义积分的收敛判别法

8章 数项级数     12 学时)

教学目的:掌握数项级数敛散性的概念,熟练运用各种判别法判别正项级数,任意项级数与的敛散性。

重点与难点:数项级数收敛判别法

§8.1 级数的收敛和发散

§8.2 正项级数的收敛和发散判别法

§8.3 一般项级数的收敛和发散判别法

9章 函数项级数     12 学时)

教学目的:掌握函数列和函数项级数一致收敛性概念,一致收敛性的判别法与一致收敛级数的性质,掌握幂级数的性质,能熟练地求收敛区间,能展开函数为幂级数,了解函数的幂级数展开的重要应用。

重点与难点:一致收敛判别法,幂级数的性质

§9.1 一致收敛

§9.2 求和与其它运算的可交换性

§9.3 幂级数

10 Fourier 分析 12 学时)

教学目的:掌握周期函数的Fourier级数展开方法,掌握Fourier级数的收敛判别法与Fourier级数的性质,对Fourier变换与Fourier积分有一个初步的了解。

重点与难点:Fourier级数的收敛定理。

§10.1 Fourier 级数

§10.2 Fourier 级数的收敛性

§10.3 Parseval 恒等式

§10.4 Fourier 级数的积分和微分

§10.5 Fourier 变换初步

11章 度量空间和连续映射     12 学时)

教学目的:掌握内积和度量的基本概念,会用压缩映像原理,掌握连续映射的概念,了解连续映射的性质和空间拓扑性质的关系。

重点与难点:度量空间的拓扑和连续映射的刻画。

§11.1 内积与度量

§11.2 度量空间的拓扑

§11.3 度量空间的完备性

§11.4 连续映射

12章 多元函数的微分     30 学时)

教学目的:掌握多元函数的偏导数与微分的概念,区分它们与一元函数对应概念之间的区别,熟练掌握链规则求导方法,掌握逆映射定理及隐映射的存在定理,能计算隐函数的导数或偏导数,能用隐函数理论解应用问题。掌握偏导数在几何上的应用,掌握求多元函数无条件极值与条件极值的方法。

重点与难点:映射的可微性和微分,逆映射定理的证明。

§12.1 方向导数和偏导数

§12.2 切线和切面

§12.3 映射的微分

§12.4 中值公式与Taylor公式

§12.5 逆映射定理和隐映射定理

§12.6 无条件极值

§12.7二次型和极值

§12.8 Lagrange 乘数法

期末考试

第三学期内容:

13章 多元函数的积分     16 学时)

教学目的:掌握重积分的概念,会熟练计算重积分。

重点与难点:重积分的定义和变量变换公式。

§13.1 二重积分

§13.2 重积分的性质

§13.3 重积分的变量代换

§13.4 反常重积分

14章 曲线积分与曲面积分     24 学时)

教学目的:掌握曲面积分的定义,掌握曲线积分和曲面积分的计算方法及两种积分的关系,掌握高斯公式与斯托克斯公式,并能应用它们解应用问题,并对场论有初步了解

重点与难点:第二型曲线、曲面积分的定义和计算。

§14.1 第一型曲线积分

§14.2 第二型曲线积分

§14.3 第一型曲面积分

§14.4 第二型曲面积分

§14.4 Green 公式,Gauss 公式和Stokes 公式

15章 微分形式的积分     16 学时)

教学目的:掌握微分形式的定义和外微分运算,能用微分形式的语言统一三个积分公式

重点与难点:微分形式的定义。

§15.1 微分形式

§15.2 外微分运算

§15.3 微分形式的积分

§15.4 Stokes 积分公式

16章 含参变量的积分     24 学时)

教学目的:掌握含参变量积分的计算,会判断积分的收敛性,了解特殊函数的基本性质

重点与难点:含参变量积分的一致收敛性。

§16.1 含参变量的正常积分

§16.2 含参变量的广义积分

§16.3 特殊函数

§16.4 Fourier 变换回顾

期末考试