大学数学分析讲义(浓缩教材)

这套讲义是什么

  • 按知识主题组织数学分析的内容,覆盖通常“数学分析一、二、三”三个学期的范围,但不按册次拆目录。
  • 不包含实变函数内容(测度论、勒贝格积分、可测函数等)。
  • 只保留定义、定理、公式、方法和推理格式等实质内容,不含情境引入、例题、探究活动、阅读材料等教学性内容。
  • 每章包含三部分:知识点、练习(巩固基本概念和常规方法)、检测题(综合性、灵活性较强,用于检验是否真正掌握)。
  • 每章末尾附参考答案与提示,方便自检。
  • 公式使用 LaTeX 书写,Typora 可直接渲染;插图使用 SVG,放在 assets/ 目录中。

使用说明

  1. 建议按章顺序阅读。前章内容是后章的基础:实数与极限是整个分析的地基,导数与积分是一元部分的主干,级数与多元部分依赖前面的极限理论。
  2. 先读知识点,再做“练习”;做完后对照答案。确认基本方法无误后,再独立完成“检测题”。
  3. 检测题中的证明、判断、纠错、开放题,重点看推理是否完整、依据是否充分,而不是只看最终答案。
  4. 证明题必须写清所用定理的条件。数学分析中大量命题的成立依赖“闭区间”“连续”“一致收敛”等条件,去掉条件后结论可能不成立。
  5. 本讲义按数学分析的知识体系编写,不依赖某一套教材的具体编排。

目录

章 文件 主要内容 大致对应
第 1 章 实数与函数 实数系性质、确界原理、绝对值与不等式、邻域、函数概念与性质、反函数与复合函数、初等函数 分析一
第 2 章 数列极限 数列极限定义与性质、夹逼定理、单调有界准则、子列与波尔查诺-魏尔斯特拉斯定理、柯西准则、施托尔茨定理 分析一
第 3 章 函数极限与连续 函数极限、单侧极限、无穷小与无穷大、两个重要极限、连续与间断、闭区间上连续函数的性质、一致连续、实数完备性定理 分析一
第 4 章 导数与微分 导数定义与几何意义、求导法则、高阶导数、微分、隐函数与参数方程求导、极坐标曲线求导 分析一
第 5 章 微分中值定理与导数应用 费马定理、罗尔定理、拉格朗日定理、柯西定理、洛必达法则、泰勒公式、单调性与极值、凹凸性、渐近线、不等式与方程根 分析一
第 6 章 不定积分 原函数与不定积分、基本积分表、换元积分法、分部积分法、有理函数积分、三角有理式与简单无理式积分 分析一
第 7 章 定积分 定积分定义、达布和与可积条件、定积分性质、微积分基本定理、牛顿-莱布尼茨公式、定积分换元与分部、积分中值定理 分析一
第 8 章 定积分的应用 平面面积、旋转体体积、弧长、旋转曲面面积、功与压力、质心与转动惯量、平均值 分析一
第 9 章 反常积分 无穷限反常积分、无界函数反常积分、比较判别法、狄利克雷与阿贝尔判别法、绝对收敛与条件收敛 分析一
第 10 章 数项级数 级数收敛与柯西准则、正项级数判别法、交错级数与莱布尼茨判别法、绝对收敛与条件收敛、狄利克雷与阿贝尔判别法、柯西乘积 分析二
第 11 章 函数列与函数项级数 逐点收敛与一致收敛、一致收敛判别法、极限函数的连续性/可积性/可导性、函数项级数的性质 分析二
第 12 章 幂级数 阿贝尔定理、收敛半径与收敛区间、幂级数的分析性质、泰勒级数、初等函数展开、幂级数求和与应用 分析二
第 13 章 傅里叶级数 三角函数系的正交性、傅里叶系数、狄利克雷收敛定理、正弦级数与余弦级数、贝塞尔不等式与帕塞瓦尔等式 分析二
第 14 章 多元函数极限与连续 $\mathbb{R}^n$ 中的距离与拓扑、开集与闭集、聚点与紧集、多元函数极限、累次极限、连续性与一致连续、紧集上连续函数的性质 分析二
第 15 章 多元函数微分学 偏导数、全微分、可微条件、复合函数链式法则、方向导数与梯度、高阶偏导、泰勒公式、无条件极值 分析二
第 16 章 隐函数定理与条件极值 隐函数存在定理、雅可比行列式、反函数定理、条件极值、拉格朗日乘数法、最小二乘背景 分析二
第 17 章 重积分 二重积分定义与性质、直角坐标与极坐标计算、三重积分、柱坐标与球坐标、一般换元、重积分应用 分析二
第 18 章 曲线积分与曲面积分 第一型与第二型曲线积分、格林公式、第一型与第二型曲面积分、高斯公式、斯托克斯公式、场论初步 分析三
第 19 章 含参量积分 含参量正常积分、含参量反常积分、一致收敛判别法、欧拉积分($\Gamma$ 函数与 $\mathrm{B}$ 函数) 分析三
附录 公式定理速查 极限、导数、积分、级数、多元微积分、场论公式汇总 —

符号约定

  • 用 $\mathbb{R}$ 表示实数集,$\mathbb{N}^*$ 表示正整数集,$\mathbb{Z}$ 表示整数集,$\mathbb{Q}$ 表示有理数集,$\mathbb{C}$ 表示复数集。
  • 用 $\mathbb{R}^n$ 表示 $n$ 维欧氏空间,$\boldsymbol{x}=(x_1,\dots,x_n)$ 表示其中的点。
  • 用 $U(x_0,\delta)$ 表示点 $x_0$ 的 $\delta$ 邻域,$\mathring{U}(x_0,\delta)$ 表示去心邻域。
  • 用 $\sup S$、$\inf S$ 分别表示数集 $S$ 的上确界、下确界。
  • 用 $f'(x)$、$\dfrac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}x}$ 表示导数,$\dfrac{\partial f}{\partial x}$ 表示偏导数。
  • 用 $\displaystyle\int_a^b f(x),\mathrm{d}x$ 表示定积分,$\displaystyle\int f(x),\mathrm{d}x$ 表示不定积分。
  • 用 $\displaystyle\sum_{n=1}^{\infty}a_n$ 表示级数,$S_n$ 表示部分和。
  • 用 $\mathrm{e}$ 表示自然对数的底,$\ln x$ 表示自然对数;$\Gamma(s)$、$\mathrm{B}(p,q)$ 分别表示伽马函数与贝塔函数。
  • 用 $\nabla f$ 表示梯度,$\operatorname{div}\boldsymbol{F}$ 表示散度,$\operatorname{rot}\boldsymbol{F}$ 表示旋度。