本書共分三冊來講解數(shù)學(xué)分析的內(nèi)容.在深入挖掘傳統(tǒng)精髓內(nèi)容的同時(shí),力爭做到與后續(xù)課程內(nèi)容的密切結(jié)合,使內(nèi)容具有近代數(shù)學(xué)的氣息.另外,從講述和訓(xùn)練兩個(gè)層面來體現(xiàn)因材施教的教學(xué)理念.
第二冊內(nèi)容包括(Rn,ρn0)的拓?fù)洌琻元函數(shù)的連續(xù)與極限,n元函數(shù)的微分及其應(yīng)用,n元函數(shù)的Riemann積分,曲線積分,曲面積分,外微分形式積分與場論.書中配備大量典型實(shí)例,習(xí)題分練習(xí)題、思考題與復(fù)習(xí)題三個(gè)層次,供廣大讀者選用.
本套書可作為理工科大學(xué)或師范大學(xué)數(shù)學(xué)專業(yè)的教材,特別是基地班或試點(diǎn)班的教材,也可作為大學(xué)教師與數(shù)學(xué)工作者的參考書.
數(shù)學(xué)分析是數(shù)學(xué)專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課,它對后繼課程(實(shí)變函數(shù)、泛函分析、拓?fù)、微分幾?與近代數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)與研究具有非常深遠(yuǎn)的影響和至關(guān)重要的作用.一本優(yōu)秀的數(shù)學(xué)分析教材必須包含傳統(tǒng)微積分內(nèi)容的精髓和分析能力與方法的傳授,也必須包含近代的內(nèi)容,其檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是若干年后能否涌現(xiàn)出一批高水準(zhǔn)的應(yīng)用數(shù)學(xué)人才和數(shù)學(xué)研究人才,特別是一些數(shù)學(xué)頂尖人物.作者從事數(shù)學(xué)分析教學(xué)幾十年,繼承導(dǎo)師、著名數(shù)學(xué)家吳文俊教授的一整套教學(xué)(特別是教授數(shù)學(xué)分析的)方法(科大稱之為“吳龍”),并將其發(fā)揚(yáng)光大,因材施教,在中國科技大學(xué)培養(yǎng)了一批國內(nèi)外有名的數(shù)學(xué)家與數(shù)學(xué)工作者.目前,作者徐森林被特聘到華中師范大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)院,并在數(shù)學(xué)試點(diǎn)班用此教材講授數(shù)學(xué)分析,效果顯著.
本書的主要特色可歸納為以下幾點(diǎn)。
1. 傳統(tǒng)精髓內(nèi)容的完善化
書中包含了實(shí)數(shù)的各種引入,七個(gè)實(shí)數(shù)連續(xù)性等價(jià)命題的論述;給出了單變量與多變量的Riemann可積的各等價(jià)命題的證明;討論了微分中值定理,Taylor公式余項(xiàng)的各種表達(dá);介紹了積分第一、第二中值定理的描述,隱函數(shù)存在性定理與反函數(shù)定理的兩種不同的證法等內(nèi)容.
2. 與后繼課程的緊密結(jié)合,使內(nèi)容近代化
本書在介紹經(jīng)典微積分理論的同時(shí),將近代數(shù)學(xué)中許多重要概念、理論恰到好處地引進(jìn)分析教材中.例如,在積分理論中,給出了Lebesgue定理: 函數(shù)f Riemann可積的充要條件是f幾乎處處連續(xù)且有界; 詳細(xì)討論了Rn中的拓?fù)浼跋鄳?yīng)的開集、閉集、聚點(diǎn)等概念,描述了Rn中集合的緊致性、連通性、可數(shù)性、Hausdorff性等拓?fù)洳蛔冃,使讀者站到拓?fù)涞母叨葋砝斫饬阒刀ɡ、介值定理、最值定理與一致連續(xù)性定理.引進(jìn)外微分形式及外微分運(yùn)算,將經(jīng)典Newton\|Leibniz公式、平面Green公式、空間Stokes公式與Gauss公式統(tǒng)一為Stokes公式,并對閉形式、恰當(dāng)形式與場論的對偶關(guān)系給出了全新的表述.這不僅使教材內(nèi)容本身近代化,而且為學(xué)生在高年級學(xué)習(xí)拓?fù)、?shí)變函數(shù)、泛函分析、微分幾何等課程提供了一個(gè)實(shí)際模型并打下良好的基礎(chǔ),為經(jīng)典數(shù)學(xué)與近代數(shù)學(xué)架設(shè)了一座橋梁。
3. 因材施教、著重培養(yǎng)學(xué)生的研究與創(chuàng)新能力
同一定理(如零值定理、一致連續(xù)性定理、Lagrange中值定理、Cauchy中值定理、隱函數(shù)存在性定理與反函數(shù)定理等)經(jīng)常采用多種證法;同一例題應(yīng)用不同定理或不同方法解答,這是本書又一特色.它使學(xué)生廣開思路、積極鍛煉思維能力,使思維越來越敏捷與成熟.書中舉出大量例題是為了讓讀者得到一定的基本訓(xùn)練,同時(shí)從定理的證明和典型實(shí)例的分析中掌握數(shù)學(xué)分析的技巧與方法.習(xí)題共分三個(gè)層次: 練習(xí)題、思考題與復(fù)習(xí)題.練習(xí)題是基本題,是為讀者熟練掌握內(nèi)容與方法設(shè)置的.為提高學(xué)生對數(shù)學(xué)的濃厚興趣及解題的能力,設(shè)置了思考題.為了讓讀者減少做題的障礙,增強(qiáng)對數(shù)學(xué)的自信心,其中有些題給出了提示.實(shí)際上,該節(jié)的標(biāo)題就是最好的提示.在每一章設(shè)置了大量復(fù)習(xí)題,這些題不給提示,因此大部分學(xué)生對它們會感到無從下手,這些題是為少數(shù)想當(dāng)數(shù)學(xué)家的學(xué)生特別設(shè)置的,希望他們能深入思考,自由發(fā)揮,將它們一個(gè)一個(gè)地解答出來,為將來的研究培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力.如有困難,我們還可撰寫一本精練的學(xué)習(xí)指導(dǎo)書.
本書共分三冊.第一冊內(nèi)容包括數(shù)列極限,函數(shù)極限與連續(xù),一元函數(shù)的導(dǎo)數(shù)與微分中值定理,Taylor公式,不定積分以及Riemann積分;第二冊內(nèi)容包括Rn中的拓?fù),n元函數(shù)的極限與連續(xù),n元函數(shù)的微分學(xué),隱函數(shù)定理與反函數(shù)定理,n重積分,第一型曲線、曲面積分,第二型曲線、曲面積分,Stokes定理,外微分形式與場論;第三冊內(nèi)容包括數(shù)項(xiàng)級數(shù)和各種收斂判別法,函數(shù)項(xiàng)級數(shù)的一致收斂性及其性質(zhì),含參變量反常積分的一致收斂性及其性質(zhì),Euler積分(Γ函數(shù)與B函數(shù)),冪級數(shù)與Taylor級數(shù),F(xiàn)ourier分析.
在寫作本書的時(shí)候,得到了華中師范大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和教師們的熱情鼓勵(lì)與大力支持,作者們謹(jǐn)在此對他們表示誠摯的感謝.博士生鄧勤濤、胡自勝、薛瓊,碩士生金亞東、鮑焱紅等對本書的寫作提出了許多寶貴意見,使本書增色不少.
特別還要感謝的是清華大學(xué)出版社的曾剛、劉穎、王海燕,他們?yōu)槲覀兲峁┝吮緯霭娴臋C(jī)會,了卻了我多年的心愿.
第7章(Rn,ρn0)的拓?fù)、n元函數(shù)的連續(xù)與極限
7.1(Rn,ρn0)的拓?fù)?br />7.2連續(xù)映射、拓?fù)淇臻g的連通與道路連通
7.3緊致、可數(shù)緊致、列緊、序列緊致
7.4零值定理、介值定理、最值定理及一致連續(xù)性定理
7.5n元函數(shù)的連續(xù)與極限
復(fù)習(xí)題7
第8章n元函數(shù)微分學(xué)
8.1方向?qū)?shù)與偏導(dǎo)數(shù)
8.2微分
8.3Taylor公式
8.4隱射(隱函數(shù))與逆射(反函數(shù))定理
8.5逆射與隱射定理的另一精美證法
復(fù)習(xí)題8
第9章n元函數(shù)微分學(xué)的應(yīng)用
9.1曲面的參數(shù)表示、切空間
9.2n元函數(shù)的極值與最值
9.3條件極值
復(fù)習(xí)題9
第10章n元函數(shù)的Riemann積分
10.1閉區(qū)間上的二重積分
10.2R2中有界集合上的二重積分
10.3化二重積分為累次積分
10.4二重積分的換元(變量代換)
10.5三重積分、n重積分及其計(jì)算
10.6廣義重積分
復(fù)習(xí)題10
第11章曲線積分、曲面積分、外微分形式積分與場論
11.1第一型曲線、曲面積分
11.2曲線、曲面及流形的定向
11.3第二型曲線、曲面積分、定向流形上的外微分形式的積分
11.4Stokes公式∫Mω=∫Mdω
11.5閉形式與恰當(dāng)微分形式(全微分)
11.6場論
11.7積分在物理中的應(yīng)用
復(fù)習(xí)題11
參考文獻(xiàn)