本書涵蓋高等數(shù)學(xué)課程中的常微分方程和解析幾何兩個模塊內(nèi)容.第壹章給出微分方程的一些基本概念,隨后給出幾種常用微分方程的解法及常微分方程的應(yīng)用.第二章從建立空間直角坐標(biāo)系出發(fā),引進(jìn)向量工具,討論平面與直線、空間曲面與空間曲線等內(nèi)容.
本書內(nèi)容精練,重點突出,論述嚴(yán)謹(jǐn),可讀性強(qiáng),可作為高等院校大類招生、大類培養(yǎng)模式下選取數(shù)學(xué)分析教材作為高等數(shù)學(xué)課程教材的配套用書,也可作為高等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的自學(xué)用書和參考教材.
前 言將常微分方程與解析幾何合并出書,結(jié)合數(shù)學(xué)系的數(shù)學(xué)分析給出大類培養(yǎng)模式下理工科高等數(shù)學(xué)課程教材,這在業(yè)界還是首次.目前,大類招生已成為國內(nèi)高校招生著重強(qiáng)調(diào)的招生和培養(yǎng)模式.寬口徑招生按大類培養(yǎng)也符合我國高考改革按專業(yè)錄取的整體發(fā)展趨勢.大類招生以同一學(xué)科和相近學(xué)科專業(yè)通識教育為基礎(chǔ),成為一種新的人才培養(yǎng)模式.作為中國高等教育改革當(dāng)下的一個重要趨勢,大類招生、大類培養(yǎng)是高校未來招生和培養(yǎng)制度改革的必然選擇.新的體制需要有相應(yīng)的配套設(shè)施,這包括新的體制下的配套基礎(chǔ)教材建設(shè)、教師授課任務(wù)予以調(diào)整的機(jī)制.然而,在當(dāng)前的大類招生培養(yǎng)中,不少高校把通識課和專業(yè)課分割得太清楚,要么是“大通識”,進(jìn)入專業(yè)時間漫長;要么是“大專業(yè)”,通識教育時間少.基于此矛盾需要我們多做探索,更好地兼顧通識和專業(yè),讓大類招生、大類培養(yǎng)更趨完善.實行大類招生培養(yǎng),本質(zhì)上是以學(xué)生為中心的教學(xué)改革,因為學(xué)生未來有更多機(jī)會按照自己的興趣和特長選擇專業(yè).能夠選擇更擅長、更喜歡的專業(yè)去學(xué)習(xí),有利于學(xué)生生發(fā)出更強(qiáng)的學(xué)習(xí)主動性和積極性,這一點符合大學(xué)教育的基本原理.業(yè)界迫切需要更適應(yīng)大類招生、大類培養(yǎng)模式下的新型教材的編寫與建設(shè).傳統(tǒng)的高等數(shù)學(xué)課程主要包括微積分的基本知識、向量代數(shù)與空間解析幾何、常微分方程.微積分是文藝復(fù)興和科技革命以來最偉大的創(chuàng)造,被譽(yù)為人類精神的最高勝利.解析幾何是學(xué)習(xí)多變量微積分的重要準(zhǔn)備,其知識結(jié)構(gòu)也自成體系.常微分方程作為微積分的重要應(yīng)用之一,它的形成與發(fā)展是和力學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué),以及其他科學(xué)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)的.在新的培養(yǎng)模式下,理工科的學(xué)生入校后要進(jìn)行高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí),這其中包括一部分后來在高年級要進(jìn)入數(shù)學(xué)系學(xué)習(xí)的學(xué)生,為了讓這部分學(xué)生在進(jìn)入到專業(yè)學(xué)習(xí)時打好牢固的數(shù)學(xué)分析基礎(chǔ),同時也為了大部分將來不以數(shù)學(xué)為專業(yè)的學(xué)生也能掌握較深的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識,從而有利于對本專業(yè)的學(xué)習(xí),我們選取數(shù)學(xué)分析教材作為大類培養(yǎng)模式下學(xué)生的高等數(shù)學(xué)教材.然而,原有的數(shù)學(xué)分析教材不包括常微分方程和解析幾何部分,我們需要將這兩部分內(nèi)容補(bǔ)充到高等數(shù)學(xué)課堂里去.本書作為大類招生改革基礎(chǔ)課程規(guī)劃教材,是我們結(jié)合多年的教學(xué)實踐經(jīng)驗,在高等院校大類培養(yǎng)模式的教學(xué)改革推動下的一次嘗試.目的是給出一套新的、符合當(dāng)前培養(yǎng)模式的高等數(shù)學(xué)配套教材.本書另一個和傳統(tǒng)教材不同的特點是,新教材配備有可供手機(jī)或平板電腦使用的書伴APP.作為全新的移動學(xué)習(xí)型教材,我們綜合使用這種新媒介作為作者和讀者的全方位交互平臺,實現(xiàn)了傳統(tǒng)紙質(zhì)教材和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)平臺的有機(jī)結(jié)合.利用手機(jī)或平板電腦掃描教材每頁預(yù)留的二維碼,讀者可以得到本頁的相關(guān)資源,如教材重要內(nèi)容展開、有關(guān)數(shù)學(xué)實驗、圖片、動畫、思考題答案、視頻資料以及學(xué)術(shù)講座等內(nèi)容.而且,這些內(nèi)容可以跟隨使用情況隨時進(jìn)行動態(tài)增添修改.在使用本書的過程中,讀者若有任何建議或意見,也可以通過該平臺直接反映給我們,或者給我們發(fā)電子郵件(sun345@bit.edu.cn)聯(lián)絡(luò),在此提前表示感謝.我們想通過改革研究和實踐,得出一套大類培養(yǎng)模式下高等數(shù)學(xué)課程新體系、新教學(xué)方案,使學(xué)生在這一方案的培養(yǎng)下,熟練掌握高等數(shù)學(xué)基本知識、基本思想、基本技能,具有借助移動學(xué)習(xí)APP等多種方式學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)分析的能力,從而激發(fā)學(xué)生自主探究高等數(shù)學(xué)的興趣.本書的完成,得到了許多人員的熱情支持和無私幫助. 特別感謝北京理工大學(xué)的田玉斌教授、蔣立寧教授、李炳照教授的指導(dǎo)和幫助.限于編者水平,書中定有不少錯誤和不妥之處,懇請讀者不吝批評指正.孫 兵 毛京中 朱國慶 姜海燕北京理工大學(xué)2018年6月
目 錄
前 言
第一章 常微分方程 1
第一節(jié) 微分方程的基本概念 1
第二節(jié) 一階微分方程 4
第三節(jié) 可降階的高階微分方程 16
第四節(jié) 線性微分方程解的結(jié)構(gòu) 20
第五節(jié) 常系數(shù)線性齊次微分方程 27
第六節(jié) 常系數(shù)線性非齊次微分方程 31
第七節(jié) 綜合例題 40
第八節(jié) 常微分方程的應(yīng)用 50
第二章 向量代數(shù)與空間解析幾何 67
第一節(jié) 空間直角坐標(biāo)系 67
第二節(jié) 向量及其線性運算 69
第三節(jié) 向量的乘積 74
第四節(jié) 平面的方程 80
第五節(jié) 空間直線的方程 85
第六節(jié) 空間曲面與空間曲線 91
第七節(jié) 二次曲面 98
第八節(jié) 綜合例題 101
部分習(xí)題參考答案 107
參考文獻(xiàn) 118