本書共分3冊來講解數(shù)學分析的內(nèi)容.在深入挖掘傳統(tǒng)精髓內(nèi)容的同時,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)學的氣息.另外,從講述和訓練兩個層面來體現(xiàn)因材施教的教學理念.
第1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)的導數(shù)與微分中值定理,Taylor公式,不定積分,Riemann積分.書中配備大量典型實例,習題分練習題、思考題與復(fù)習題三個層次,供選用.
本套書可作為理工科大學或師范大學數(shù)學專業(yè)的教材,特別是基地班或試點班的教材,也可作為大學教師與數(shù)學工作者的參考書.
數(shù)學分析是數(shù)學系最重要的基礎(chǔ)課.它對后繼課程(實變函數(shù)、泛函分析、拓撲、微分幾何)與近代數(shù)學的學習與研究具有非常深遠的影響和至關(guān)重要的作用.一本優(yōu)秀的數(shù)學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,其檢驗標準是若干年后能否涌現(xiàn)出一批高水準的應(yīng)用數(shù)學人才和數(shù)學研究人才,特別是一些數(shù)學頂尖人物.作者從事數(shù)學分析教學幾十年,繼承導師、著名數(shù)學家吳文俊教授的一整套教學(特別是教授數(shù)學分析)的方法(科大稱之為“吳”),并將其發(fā)揚光大).因材施教,在中國科技大學培養(yǎng)了一批國內(nèi)外有名的數(shù)學家與數(shù)學工作者.目前,作者徐森林被特聘到華中師范大學數(shù)學與統(tǒng)計學學院,并在數(shù)學試點班用此教材講授數(shù)學分析,效果顯著.
本書的主要特色可歸納為以下幾點:
1. 傳統(tǒng)精髓內(nèi)容的完善化
書中包含了實數(shù)的各種引入,七個實數(shù)連續(xù)性等價命題的論述;給出了單變量與多變量的Riemann可積的各等價命題的證明;討論了微分中值定理,Taylor公式余項的各種表達;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,將近代數(shù)學中許多重要概念、理論恰到好處地引進分析教材中.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; 詳細討論了Rn中的拓撲及相應(yīng)的開集、閉集、聚點等概念,描述了Rn中集合的緊致性、連通性、可數(shù)性、Hausdorff性等拓撲不變性,使讀者站到拓撲的高度來理解零值定理、介值定理、最值定理與一致連續(xù)性定理.引進外微分形式及外微分運算,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,而且為學生在高年級學習拓撲、實變函數(shù)、泛函分析、微分幾何等課程提供了一個實際模型并打下良好的基礎(chǔ).這為經(jīng)典數(shù)學與近代數(shù)學架設(shè)了一座橋梁。
3. 因材施教、著重培養(yǎng)學生的研究與創(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.它使學生廣開思路、積極鍛煉思維能力,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練,同時從定理的證明和典型實例的分析中掌握數(shù)學分析的技巧與方法.習題共分3個層次: 練習題、思考題與復(fù)習題.練習題是基本題,是為讀者熟練掌握內(nèi)容與方法所設(shè)置的.為提高學生對數(shù)學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,增強對數(shù)學的自信心,其中有些題給出了提示.實際上,該節(jié)的標題就是最好的提示;進而,在每一章設(shè)置了大量復(fù)習題,這些題不給提示,因此大部分學生對它們會感到無從下手,這些題是為少數(shù)想當數(shù)學家的學生特別設(shè)置的,希望他們能深入思考,自由發(fā)揮,將它們一個一個地解答出來,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習指導書.
本書共分3冊.第1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)的導數(shù)與微分中值定理,Taylor公式,不定積分以及Riemann積分;第2冊內(nèi)容包括Rn中的拓撲,n元函數(shù)的極限與連續(xù),n元函數(shù)的微分學,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3冊內(nèi)容包括數(shù)項級數(shù)和各種收斂判別法,函數(shù)項級數(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.
在寫作本書的時候,得到了華中師范大學數(shù)學與統(tǒng)計學學院領(lǐng)導和教師們的熱情鼓勵與大力支持,作者們謹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出版社的曾剛、劉穎、王海燕,他們?yōu)槲覀兲峁┝顺霭孢@本數(shù)學分析書的機會,了卻了我多年的心愿.
徐森林
2005年6月于武漢
前言Ⅰ
第1章數(shù)列極限1
1.1數(shù)列極限的概念1
1.2數(shù)列極限的基本性質(zhì)15
1.3實數(shù)理論、實數(shù)連續(xù)性命題26
1.4Cauchy收斂準則(原理)、單調(diào)數(shù)列的極限、數(shù)e=limn→+∞1+1nn42
1.5上極限與下極限59
1.6Stolz公式70
復(fù)習題176
第2章函數(shù)極限與連續(xù)81
2.1函數(shù)極限的概念81
2.2函數(shù)極限的性質(zhì)99
2.3無窮小(大)量的數(shù)量級115
2.4函數(shù)的連續(xù)、單調(diào)函數(shù)的不連續(xù)點集、初等函數(shù)的連續(xù)性123
2.5有界閉區(qū)間[a,b]上連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)135
復(fù)習題2150
第3章一元函數(shù)的導數(shù)、微分中值定理153
3.1導數(shù)及其運算法則153
3.2高階導數(shù)、參變量函數(shù)的導數(shù)、導數(shù)的Leibniz公式171
3.3微分中值定理185
3.4L′Hospital法則198
3.5應(yīng)用導數(shù)研究函數(shù)之一: 單調(diào)性、極值、最值206
3.6應(yīng)用導數(shù)研究函數(shù)之二: 凹凸性、圖形221
復(fù)習題3241
第4章Taylor公式245
4.1帶各種余項的Taylor公式245
4.2Taylor公式的應(yīng)用265
復(fù)習題4279
第5章不定積分282
5.1原函數(shù)、不定積分282
5.2換元積分法、分部積分法293
5.3有理函數(shù)的不定積分、可化為有理函數(shù)的不定積分311
復(fù)習題5326
第6章Riemann積分328
6.1Riemann積分的概念、Riemann可積的充要條件328
6.2Riemann積分的性質(zhì)、積分第一與第二中值定理353
6.3微積分基本定理、微積分基本公式371
6.4Riemann積分的換元與分部積分386
6.5廣義積分399
6.6Riemann積分與廣義積分的應(yīng)用427
復(fù)習題6444
參考文獻449