微积分教学课件

高等数学

高等数学是高等院校中理工类、经济类专业学生必修的重要基础理论课.

随着科学技术的发展，人们越来越深刻地认识到：没有数学，就难于创造出当代的科学成就.科学技术发展越快，对数学的需求就越多.绪论

如今，伴随着计算机技术的迅速发展、自然科学各学科数字化的趋势、社会科学各部门定量化的要求，使许多学科都在直接或间接地，或先或后地经历了一场数学化的进程——在基础科学和工程建设研究方面，在人事管理和军事指挥方面，在经济高等数学主要学习内容计划方面，甚至在人类思维方面，都可以看到强大的数学化的进程…..

通过《高等数学》这门课程的学习,要使学生获得：

(1)函数、极限、连续;(2)一元函数微积分学；

(3)向量代数和空间解析几何；

(4)多元函数微积分学；

(5)无穷级数；

(6)常微分方程.

等方面的基本概念、基本理论和基本运算技能，为学习后继课程奠定必要的数学基础.

高等数学有四个显著特点：(1)高度的抽象性

数学的抽象性在简单的计算中就已经表现出来.我们运用抽象的数字，却不是每次都把它们同具体的对象联系起来.在数学的抽象中只留下量的关系和空间形式，而舍弃了其他一切.它的抽象程度大大超过了自然科学中任何一门学科.(2)严谨的逻辑性

数学中的每一个定理，不论验证了多少实例，只有当它在逻辑上被严格证明时，才能在数学中

成立.在数学中要证明一个定理，必须是从条件和已有的数学公式出发，用严谨的逻辑推理方法导出结论.(3)广泛的应用性

高等数学具有广泛的应用性.例如，掌握了导数概念及其运算法则，就可以用它来刻画和计算曲线的切线斜率、曲线的曲率等等几何量；就可以用它来刻画和计算速度、加速度、密度等等物理量；就可以用它来刻画和计算产品产量的增长率、成本的下降率等等经济量；……

高等数学既为其它学科提供了便利的计算工具和数学方法，也是学习近代数学所必备的数学基础.

掌握了定积分概念及其运算法则，就可以用它来刻画和计算曲线的弧长、不规则图形的面积、不规则立体的体积等等几何量；就可以用它来刻画和计算变速运动的物体的行程、变力所做的功、物体的重心等等物理量；就可以用它来刻画和计算总产量、总成本等等经济量…….(4)知识体系的连惯性高等数学的教学特点

对于大学课程，特别是作为基础理论课的高等数学，课堂教学是重要环节.高等数学的课堂教学与中学数学的课堂教学相比，有下述三个显著的差别:(1)课堂人数多

高等数学课堂是一百多人的大课堂，在这种大课堂上不可能经常让同学们提问题.同学们在学习的基础上、水平上、理解接受能力上肯定存在差异，但是教师授课的基点只能是照顾大多数，不可能给跟不上、听不全懂的少数同学细讲、重复讲.

(2)时间长每次授课两节，共110分钟.(3)进度快

高等数学的内容极为丰富，而学时又相对较少(同中学数学相比)，平均每次课要讲授教材内容一至两节(甚至更多).另外，大学与中学的教学要求有很大的不同，教师讲课主要讲重点、难点、疑点，讲分析问题的方法，讲解题的思路，而例题要比中学少得多，不象中学上数学课那样，对一个重要的定理，教师要仔细讲、反复讲，讲完之后又举大量典型的例子.

为了提高听课效果，每次上课前应对教师要讲的内容进行预习.预习的重点是阅读一下要讲的定义、定理和主要公式.预习的主要目的是：第一，在听课时能做到心中有数，不至于被动地听课；第二，知道哪些地方是重点和自己的难点，从而在听课时能提高效率；第三，可以弥补由于基础、理解力上的差异所造成的听课困难.同学们要注意抓好学习的六个环节

高等数学这门课是同学们进入大学后的一门最重要的基础课.由于在教学方法上、在对学生能力的培养目标上与中学时有很大的不同，因此，同学们在一开始可能会感到有些不适应.为了尽快适应新的学习环境，要注意抓好以下六个学习环节.(1)预习(2)听课

听课是在大学中获取知识的主要环节.因此，应带着充沛的精力、带着获取新知识的浓厚兴趣、带着预习中的疑点和难点，专心致志地听教师如何提出问题、分析问题和解决问题，并且积极主动地思考.

在听课时常会遇到某些问题没听懂的情况，这时千万不要在这些问题上持续徘徊而影响继续听课，应承认它并在教材上或笔记上相应处作上记号，继续跟上教师的讲授.遗留的问题、疑点待课后复习时再思考、钻研，或找同学讨论，或找教师答疑，或查看参考书加以解决.

记好课堂笔记是学好高等数学的一个重要的学习环节.但要注意的是，课堂学习的中心任务是听、看、想，记笔记的目的是便于课后复习，便于消化课上所讲的内容.因此，记笔记不应占用过多的课堂时间.笔记不必工整，不必全面，不必连贯，但应预留一定的空白以便课后补充、写心得、记疑问.(3)记笔记

学习包括“学”与“习”两个方面.“学”是为了获取知识，“习”是为了消化、掌握、巩固知识.每次课后的当天都应结合课堂笔记和教材及时复习课上所讲的内容.但是，在翻开教材与笔记之前，应先回顾一下课上所讲的主要内容.另外，应该经常地、反复地复习前面所讲过的内容，这样一方面是为了避免边学边忘，另一方面可以加深对以前所学内容的理解，使知识水平上升到更高的层次.(4)复习

要把高等数学学到手，及时、认真地完成作业是一个必不可少的学习环节.每次的作业最好在当天完成，但是应该在复习完当天的内容之后进行.做作业不仅是检验学习效果的手段，同时也是培养、提高综合分析问题的能力、笔头表达能力以及计算能力的重要手段.(5)做作业

特别强调，认真完成作业是培养同学们严谨治学的一个环节.因此，要求作业“字迹工整、绘图准确、条理清楚、论据充分”.切忌抄袭，尽量不先看书后的答案.

除了要重视上述学习环节之外，还有一点应该大力提倡，那就是互助合作、共同研讨、共同提高.团队精神对于学好高等数学同样重要.(6)答疑

答疑是高等数学学习的一个重要的环节.遇到疑问时应该及时地与同学讨论，与教师交流，切不可将问题放置一旁不理.

四几点说明集合映射小结函数第一章函数与极限第一节映射与函数(functionandlimit)(set)(mapping)(function)第一章函数与极限1.集合(set)概念与记号映射与函数一、集合具有某种特定性质的事物的总体.组成这个集合的事物.

集合元素(简称元)(集)通常以大写字母以小写字母等表示集合的元素.否则记记作或映射与函数子集2.集合(set)的关系及集合的运算(1)集合的关系记作则称子集,(读作A包含于B)或集合相等则称集合A与B相等,记作则称真子集记作真子集,映射与函数2.集合(set)的关系及集合的运算

集合的基本运算有三种:并集,交集,差集.(2)集合的运算由所有属于A称为A与B的差集,记作即而不属于B的元素差集组成的集映射与函数注研究某个问题时所考虑的对象的全体记作余集或补集.并用I表示,称为全集或基本集,并把差积特别称为A的例如,在实数集R中,集合的余集3.区间(interval)区间是指介于某两个实数之间的全体实数.这两个实数叫做区间的端点.映射与函数称为开区间,称为闭区间,两端点间的距离(线段的长度)称为区间的长度.有限区间无限区间映射与函数称为半开半闭区间.全体实数的集合R

也可记作是无限区间.邻域(neighbourhood)映射与函数

数集即

邻域,

记作几何表示).,(daU映射与函数

有时简记为去心(空心)

即两个闭区间的直积表示xOy平面上的矩形区域.如,即为xOy平面上的矩形区域,这个区域在x轴与y轴上的投影分别为闭区间和闭区间

常用的逻辑符号

在逻辑推理过程中最常用的两个逻辑记号“”表示“任取”,或“任意给定”.“”表示“存在”,“至少存在一个”,或“能够找到”.Any(每一个)或All(所有的)的字头A的倒写映射与函数Exist(存在)的字头E的倒写符号“”

表示“蕴含”,或“推出”.符号“”

表示“等价”,或“充分必要”.映射与函数二、映射1.映射概念(mapping)定义设X、Y是两个非空集合,如果存在一个法则f,使得对通过f,在Y中有唯一确定的元素y与之对应,则称f为从X

到Y的映(或算子),记作并称y为x(在映射f下)的像,并记作即x称为y的原像.射定义域

即记映射与函数X中所有元素的像所组成的集合记作

或f的即称为在中学数学中所接触的函数实际是:实数集(或其子集)到实数集的映射.例如,映射f:正弦函数值域,像集,对元素x的像y是唯一的;而对元素y的原像不一定是唯一的;映射f的值域是Y的一个子集,不一定(2)注(1)集合X,即定义域集合Y,即值域的范围:对应法则f,使对有唯一确定的与之对应.①②③三个要素:构成一个映射必须具备以下设映射即Y中任一元素y都是X中某元素的像,则称f是满射.若必有则称f是单射.若映射f则称f是一一映射(或双射).2.几类重要映射又是单射,

既是满射,3.逆映射与复合映射设有单射则由定义,有唯一的适合于是,可定义一个从的新映射g,即规定这x满足这个映射g称为f的逆映射,记作其定义域值域必有则称f是单射.设有两个映射其中3.逆映射与复合映射由它将映成显然这个对应法则是从X到Z的一个映射,此映射称为由g和f构成的复合映射,记作即对应法则,可确定出从X到Z的一个1.常量(constantquantity)与变量(variable)注三、函数(function)而是相对“过程”而言的.常量;

变量.在某过程中数值保持不变的量称为而在过程中数值变化的量称为一个量是常量还是变量,不是绝对的,常量与变量的表示方法:在高等数学中,通常用字母a,b,c等表示常量,用字母x,y,t等表示变量.

定义设数集则称映射为定义在D上的函数,通常简记为自变量因变量定义域(domain)定义中,按对应法则f,总有唯一确定的值y与之对应,这个值称为函数f在x处的函数值,记作函数关系函数值全体组成的集合称为记作即函数f的值域,2.函数概念),(xfy=,DxÎ,DxÎ"如果对),(xfy=注含义的区别.自变量x和因变量y之间的对应法则;与自变量x对应的函数值;定义在D上的函数,(1)

(2)

函数的记号:除常用的f外,可任意选取,如相应地,函数可记作:等,等,也可记作:(3)

对应的函数值y总是唯一的,否则称为如是多值函数,它的两个单值支是:单值函数,多值函数.约定:今后无特别说明时,函数是指单值函数.这种函数称为(4)构成函数的是两个不同的函数.(因为定义域不同).如与对应法则f.定义域两个要素:,DxÎ"对确定函数定义域的原则:①自变量所能取的使算式有意义的一切定义区间.由问题的实际意义确定.②函数的定义域常用区间来表示,又可称为:在纯数学的研究中(函数由一个公式实数组成的集合,这种定义域称为自然定义域.表示的).(5)函数的图形(图象).(6)(8)(7)分段函数.几个今后常引用的函数绝对值函数例

定义域值域符号函数

定义域值域对例有或

取整函数如例当

定义域值域表示不超过x的最大整数阶梯曲线·-1·-22-1-·1·41有界性(bounded)3.函数的几种特性若存在常数使得对所有则称f(x)在I上有界.在I上无界;都有若这样的M不存在,即为对于任何总存在使则称f(x)在I上无界.则称f(x)有界无界单调性(monotonicity)单调增加如果对恒有(单调减少).奇偶性偶函数的图形称f(x)为偶函数(evenfunction);奇函数的图形称f(x)为奇函数(oddfunction).

周期性(periodicity)周期为的周期函数的周期.周期函数(periodfunction).如果存在一个正数且总有称为f(x)通常称周期函数的周期是指最小正周期.设函数f(x)的定义域为D,则称f(x)是4.反函数与复合函数设函数f:单射则它存在逆映射称此映射为函数f的反函数.习惯上,的反函数记成(1)定义反函数(inversefunction)如反函数直接函数通常将写作一般地,

直接函数与反函数的图形直线对称.关于4.反函数与复合函数(2)复合函数(compoundfunction)

定义设函数的定义域是函数有定义,且则由下式确定的函数称为由函数构成的复合函数.记作即它的定义域为中间变量(1)

并非任何两个函数都能复合成为复合函数;(2)

复合函数可以由两个以上的函数经过复合构成.注(3)

反过来,一个复杂的函数根据需要也可以分解为若干简单函数的复合.1)

幂函数(powerfunction)

定义域与的取值有关.5.初等函数(elementaryfunction)(basicelementaryfunction)(1)基本初等函数2)指数函数(exponentialfunction)定义域为值域为3)对数函数(logarithmfunction)定义域为值域为4)三角函数(