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高等数学(下)
第1次开课
开课时间: 2025年02月24日 ~ 2025年06月30日
学时安排: 待定
当前开课已结束 已有 63 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
课程详情
课程评价(55)
spContent=课程适合范围是理工科或经管类大一新生、复习考研学生以及数学爱好者。 课程特点包括三个方面:一是精心录制了高等数学的全部课程内容,讲解详细、通俗易懂,视频界面呈现的是PPT格式,动画设计精美,讲解与动画同步,目的是让读者实现视听同步的效果。 二是每个视频的第一部分部分是课程内容讲解,第二部分是典型习题(包括部分考研试题)精讲和课后练习,使读者在学习课程内容的同时,还能额外学习到一些解题方法,并且配备课外习题供读者演练,目的是让读者达到学、思、练的效果。 三是视频不仅包含了高等数学的全部内容,而且对每个知识点的例题进行了扩充讲解,实现了全覆盖,弥补了传统高等数学版本例题少,且难学难懂的不足。主要参考教材是本人主编的高等数学微课版(清华大学出版社)。
课程适合范围是理工科或经管类大一新生、复习考研学生以及数学爱好者。 课程特点包括三个方面:一是精心录制了高等数学的全部课程内容,讲解详细、通俗易懂,视频界面呈现的是PPT格式,动画设计精美,讲解与动画同步,目的是让读者实现视听同步的效果。 二是每个视频的第一部分部分是课程内容讲解,第二部分是典型习题(包括部分考研试题)精讲和课后练习,使读者在学习课程内容的同时,还能额外学习到一些解题方法,并且配备课外习题供读者演练,目的是让读者达到学、思、练的效果。 三是视频不仅包含了高等数学的全部内容,而且对每个知识点的例题进行了扩充讲解,实现了全覆盖,弥补了传统高等数学版本例题少,且难学难懂的不足。主要参考教材是本人主编的高等数学微课版(清华大学出版社)。
—— 课程团队
课程概述

高等数学是大学教育中理工科、经济学、管理学等众多专业的一门重要基础课程,也是深入学习后续专业课程的基石。它主要研究的是变量、函数、极限、微分、积分、级数、常微分方程、空间解析几何与向量代数、多元函数微积分学、以及无穷级数等内容,这些内容构成了现代数学的基础理论框架。


以下是对高等数学课程的一个简要介绍:

1. 极限与连续

    极限:研究函数在某一点或无穷远处的变化趋势,是微积分学的基础概念。

    连续:讨论函数在某一点或区间内是否连续,即函数值随自变量变化而连续变化不产生跳跃或间断。

2. 导数与微分

    导数:描述函数在某一点处的变化率,即函数图像的切线斜率,进一步可以讨论函数在某一区间的变化率问题。

    微分:研究函数局部变化的线性近似,是导数概念的进一步发展。

3. 一元函数积分学

    不定积分:求函数的原函数或反导数,与微分是在相差一个常数意义下的互逆运算。

    定积分:是一类特殊和式的极限,可以用于求解函数在某一区间上的累积效应,如面积、体积、物理量(如功、能)的计算。

    反常积分(含瑕积分、无穷积分):对不满足定积分条件的函数或区间的积分。

4. 常微分方程

   研究含有未知函数及其导数(或微分)的方程,广泛应用于物理、工程、生物等领域。

5. 空间解析几何与向量代数

   介绍向量、空间直线与平面、曲面与空间曲线等概念,为多元函数微积分学提供几何背景。

6. 多元函数微积分学

    偏导数全微分:研究多元函数关于某个变量的变化率。

    二重积分三重积分曲线积分曲面积分:解决多维空间中的面积、体积、质量分布等问题。

7. 级数理论

重积分及研究常数项级数或函数项级数的收敛性、和(函数)的计算以及级数的性质,是分析学的一个重要分支。

   


高等数学是高等学校的一门重要基础课程,更是理工科学生接受高等教育不可或缺的一部分。已获得公众认知的是:高等数学本身不仅仅是一门科学,更重要的是,通过分析、归纳、推理等各项数学素养的训练,能够使学生具备理性思维能力、逻辑推理能力以及综合判断能力。本课程在编排时特别注意了以下3个方面:

1. 在知识体系的编排上,突出基础的重要地位。对课程的内容进行了适当的优化和调整,减少课程内容的重复讲授。例如,在传统课程中,函数和数列极限是几乎被忽略的内容,在授课时也只是泛泛讲解,这对学生学习高等数学是非常不利的。为此,将函数和数列极限分别作为一章讲述;将定积分及定积分的应用合并成一章。

2. 在课程内容的编写上,注重知识点的使用方法和技巧。在给出重要的定义和定理时,对其进行必要的说明,指出了在使用定义和定理解决相关问题时的误区,列举了一些典型反例;对典型例题进行先分析提示,再引导求解,逐步使学生在学习“规则”时,能够正确理解并合理使用这些“规则”,做题时有理可依、有据可查。

3. 在例题习题的选配上,注重不同的层次和类别。将例题习题分为三个层次。第一层次注重的是定义和定理,使学生能够解决一些基本问题;第二层次注重的是数学的方法和技巧,培养学生的逻辑推理和计算能力;第三层次注重的是应用,用于提高学生的数学素质。

特别地,在课程的电子课件制作方面,注重动画演示过程的精准展现。 课程组经过多年的教学实践,设计了课件的框架和规范,进而研制了与教材内容相对应的电子课件。针对目前电子课件资源普遍存在的问题,课程组在知识构架、页面布局、内容衔接、动画演示等方面进行了整体设计。课件的主要内容包括各章节规则的引入及解析、典型例题详解、内容小结、思考与练习(用于相应部分课程内容学习的延伸与能力的提升)。研制的电子课件便于任课教师在备课时根据自身特点和授课对象进行必要的修改和增减。




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授课目标

学习高等数学后,个人会收获多方面的能力和知识,这些不仅对于学术研究和专业发展至关重要,

也对日常生活和思维方式产生深远影响。




以下是一些主要的收获:


逻辑思维与抽象思维能力:高等数学强调逻辑推理和抽象概念的理解,如极限、导数、积分、级数、微分方程等。通过解决这些问题,个人的逻辑思维和抽象思维能力得到显著提升,能够更好地处理复杂问题和抽象概念。


问题解决能力:高等数学提供了一系列强大的数学工具和方法,如优化理论、概率统计、数值分析等,

这些工具在解决实际问题时非常有用。学习高等数学后,个人能够运用这些工具和方法来分析和解决各种实际问题,提高问题解决能力。


跨学科应用能力:高等数学是许多学科领域的基础,如物理学、工程学、经济学、计算机科学等。掌握高等数学后,个人能够更容易地理解和应用这些学科中的数学原理和方法,促进跨学科的学习和研究。


精确性与严谨性:高等数学强调精确性和严谨性,要求每一步推理都必须有明确的依据和逻辑。这种训练有助于培养个人在思考和表达上的精确性和严谨性,减少模糊和歧义。


创新思维:高等数学中的许多概念和定理都是经过长期探索和创新得出的。学习高等数学可以激发个人的创新思维和创造力,鼓励个人在解决问题时尝试新的方法和思路。


数学美感:高等数学中蕴含着丰富的数学美感,如简洁的公式、优雅的定理、巧妙的证明等。通过学习高等数学,个人可以感受到数学的魅力和美感,培养对数学的兴趣和热爱。


职业竞争力:在许多职业领域,如金融、数据分析、科学研究等,掌握高等数学是必备的技能之一。学习高等数学可以提高个人的职业竞争力,为未来的职业发展打下坚实的基础。


总之,学习高等数学不仅能够提升个人的数学素养和思维能力,还能够为个人的学术研究和职业发展提供有力的支持。同时,高等数学中的许多概念和原理也具有广泛的应用价值,能够帮助个人更好地理解和应对现实世界中的各种问题。

课程大纲
向量代数与空间解析几何
课时目标:解析几何的基本思想是用代数的方法研究几何问题,将几何方法和代数方法结合起来,实现了形和数的统一。解析几何知识体系的创立,是数学发展史上的一次突破.作为研究多元函数微积分的基础,本章介绍向量代数和空间解析几何的相关内容。本章的基本要求如下:1.理解向量的概念,掌握向量的坐标表示法,会求单位向量、方向余弦、向量在坐标轴上的投影。2.会求两向量的数量积、向量积和混合积,掌握两向量平行、垂直的条件。3.会求平面方程、一般方程、会判定平面的垂直、平行。 4.会求直线的对称式方程、参数方程,会判定两直线平行、垂直,会判定直线与平面间的关系(垂直、平行、直线在平面上)。5.理解二次曲面的方程及其图形。
1.1 空间直角坐标系和向量
1.1.1 空间直角坐标系及空间中两点间的距离
1.1.2 向量的概念及其性质
习题1.1
1.2 向量的坐标表示
1.2.1 向量的坐标分解
1.2.2 向量及其运算的坐标表示
1.2.3 向量的模和方向余弦的坐标表示
习题1.2
1.3 向量的数量积、向量积和混合积
1.3.1向量的数量积
1.3.2向量的向量积
1.3.3 向量的混合积
习题1.3
1.4 平面及其方程
1.4.1平面方程
1.4.2空间中点与平面的位置关系
1.4.3 平面与平面的位置关系
习题1.4
1.5 空间直线及其方程
1.5.1 空间直线方程
1.5.2 空间中直线间的位置关系
1.5.3 直线与平面的位置关系
1.5.4平面束
习题1.5
1.6 空间曲面、曲线及其方程
1.6.1 空间曲面及其方程
1.6.2 空间曲线及其方程
习题1.6
1.7 几类特殊的曲面及其方程
1.7.1 母线平行于坐标轴的柱面方程
1.7.2 旋转曲面
1.7.3 二次曲面
1.7.4 空间区域简图
习题1.7
复习题1
多元函数微分学及其应用
课时目标:在自然科学、工程技术、管理科学等众多领域,在解决具体问题时,经常要面对多变量联动变化的情形。这就需要首先明确这些变量的依赖关系,即建立含有多个自变量的函数关系,然后利用数学理论讨论它们可能拥有的特性,进而给出这些变量在具体问题中的联动效应。在数学的表现形式上,多元函数可以认为是一元函数的推广,因此它的研究框架、思想方法与一元函数相近。但是,由于自变量由一个增加到多个,多元函数又产生了许多新的内容,必须单独讨论。因此,在学习多元函数时,既要注意与一元函数的联系,又要注意它们之间的本质区别。需要指出的是,二元函数的相关理论和研究方法可以完整地推广到一般的多元函数,即三元及以上的多元函数。本章的基本要求如下:1.理解多元函数的概念,理解二元函数的几何解释,了解二元函数的极限与连续性的概念,以及有界闭区域上连续函数的性质。2.理解多元函数偏导数和全微分的概念,会求全微分,了解全微分存在的必要条件和充分条件,了解全微分形式的不变性,了解全微分在近似计算中的应用。3.理解方向导数与梯度的概念并掌握其计算方法。4.掌握多元复合函数偏导数的求法,会求隐函数(包括由方程组确定的隐函数)的偏导数。5.了解曲线的切线和法平面及曲面的切平面和法线的概念,会求对应的方程。6.理解多元函数极值和条件极值的概念,掌握多元函数极值存在的必要条件,了解二元函数极值存在的充分条件,会求二元函数的极值,会用拉格朗日乘数法求条件极值,会求简单多元函数的最大值和最小值,并会解决一些简单的应用问题。
2.1 多元函数的极限与连续
2.1.1 平面点集及相关概念
2.1.2 二元函数的概念
2.1.3 二元函数的极限
2.1.4 二元函数的连续性
2.1.5 元函数的概念、极限与连续
习题2.1
2.2 偏导数与全微分
2.2.1 偏导数及其计算方法
2.2.2 全微分
2.2.3 偏导数和全微分的几何解释
习题2.2
2.3 多元复合函数的微分法
2.3.1 多元复合函数的求导法则
2.3.2 全微分形式不变性
习题2.3
2.4 隐函数求导法则
2.4.1 一个方程的情形
2.4.2 方程组的情形
习题2.4
2.5 高阶偏导数
习题2.5
2.6 偏导数与全微分的应用(Ⅰ)——几何应用
2.6.1 空间曲线的切线与法平面
2.6.2 空间曲面的切平面与法线方程
习题2.6
2.7 偏导数与全微分的应用(Ⅱ)——极值与最值
2.7.1 二元函数的极值
2.7.2 二元函数的最大值与最小值
2.7.3 条件极值与拉格朗日乘数法
习题2.7
2.8 偏导数与全微分的应用(Ⅲ)——方向导数和梯度
2.8.1 方向导数
2.8.2 梯度
习题2.8
2.9 偏导数与全微分的应用(IV)——中值定理和泰勒公式
2.9.1 二元函数的中值定理
2.9.2 二元函数的泰勒公式
习题2.9
复习题2
重积分
课时目标:与定积分类似,重积分的概念也是在解决实际问题的过程中抽象出来的,是定积分的一种推广形式,其中的数学思想与定积分一样,也是一种“和式的极限”。所不同的是:定积分的被积函数是一元函数,积分范围是一个区间;而重积分的被积函数是多元函数,积分范围是平面或空间中的某一区域。尽管如此,定积分和重积分之间仍然存在着密切联系,如重积分可以转化为累次积分,再利用定积分的计算方法进行求解。本章的基本要求:1.理解二重积分、三重积分的概念,了解并会应用重积分的性质。2.熟练掌握利用直角坐标和极坐标计算二重积分的方法。3.会利用直角坐标、柱面坐标、球面坐标计算三重积分。4.会利用重积分求立体体积、曲面面积、平面薄片和空间立体的质量、重心和转动惯量、平面薄片和空间立体对空间一质点的引力等几何与物理量。
3.1 二重积分的概念与性质
3.1.1 引例
3.1.2 二重积分的概念
3.1.3 二重积分的几何解释
3.1.4 二重积分的性质
3.1.5 二重积分的对称性质
习题3.1
3.2 二重积分的计算方法
3.2.1直角坐标系下二重积分的计算
3.2.2 极坐标系下二重积分的计算
习题3.2
3.3 三重积分的概念及计算
3.3.1 引例
3.3.2三重积分的概念
3.3.3 三重积分的对称性质
3.3.4 空间直角坐标系中的计算方法
3.3.5 柱坐标系中的计算方法
3.3.6 球坐标系中的计算方法
习题3.3
3.4 重积分的换元法
3.4.1 二重积分的换元法
3.4.2 三重积分的换元法
习题3.4
3.5 重积分的应用
3.5.1 空间立体的体积
3.5.2 曲面的面积
3.5.3 质心
3.5.4 转动惯量
3.5.5 引力
习题3.5
复习题3
曲线积分与曲面积分
课时目标:回顾前面学过的定积分和重积分,它们的定义都是由各类和式的极限抽象出来的,所使用的方法都基于四个步骤,即“分割、近似、求和、极限”。本章将继续沿用这四个步骤研究来自于物理、力学中的一些问题,进而抽象出它们的数学定义,即曲线积分与曲面积分。本章将分别讨论两类曲线积分和两类曲面积分的定义及其计算方法,并给出格林公式、高斯公式和斯托克斯公式,从而建立曲线积分、曲面积分与重积分之间的关系。本章的基本要求如下:1.理解两类曲线积分的概念,了解两类曲线积分的性质及两类曲线积分的关系。2.会计算两类曲线积分。3.掌握格林(Green)公式,会使用平面曲线积分与路径无关的条件。4.理解两类曲面积分的概念,会计算两类曲面积分。5.理解高斯(Gauss)公式和斯托克斯(Stokes)公式,并会利用其求解相关问题。6.了解通量,散度,旋度的概念及其计算方法。7.会利用曲线积分及曲面积分求一些几何量与物理量(如曲面面积、弧长、质量、重心、转动惯量、功、流量等)。
4.1 对弧长的曲线积分
4.1.1 基本概念及性质
4.1.2 对弧长的曲线积分的计算方法
习题4.1
4.2 对坐标的曲线积分
4.2.1 基本概念及性质
4.2.2 对坐标的曲线积分的计算方法
4.2.3 两类曲线积分之间的联系
习题4.2
4.3格林公式及其应用
4.3.1格林公式
4.3.2平面上曲线积分与路径无关的条件
习题4.3
4.4 对面积的曲面积分
4.4.1基本概念及性质
4.4.2 对面积的曲面积分的计算方法
习题 4.4
4.5 对坐标的曲面积分
4.5.1 基本概念及性质
4.5.2 对坐标的曲面积分的计算方法
4.5.3 两类曲面积分之间的联系
习题 4.5
4.6 高斯公式、通量与散度
4.6.1高斯公式
4.6.2 高斯公式的一个简单应用
4.6.3 通量与散度
习题4.6
4.7 斯托克斯公式、环流量与旋度
4.7.1 斯托克斯公式
4.7.2 空间曲线与路径无关的条件
4.7.3 环流量与旋度
习题4.7
复习题 4
无穷级数
课时目标:在微积分的建立和发展过程中,无穷级数占有重要的地位,它是研究函数性质、表示函数和近似计算的一个重要的数学工具,在自然科学、工程技术和数学自身等众多领域都有着重要而广泛的应用。无穷级数一般分为两类进行研究,即常数项级数和函数项级数。对于常数项级数,主要讨论如何判断其敛散性的问题,它可以说是研究数列及其极限的另一种形式;对于函数项级数,主要用于表示函数,特别是表示一些非初等函数。本章的基本要求如下:1.理解无穷级数及其部分和,收敛等概念。2.熟练掌握正项级数的比较、比值审敛法,会判断正项级数的敛散性。3.熟练掌握莱布尼茨定理,会判断交错级数的敛散性。4.熟练掌握级数的绝对收敛与条件收敛。5.会求幂级数的收敛半径、收敛域及和函数。6.会将简单的初等函数展开成幂级数。7.会展开傅里叶级数。
5.1 常数项级数(Ⅰ)----基本概念与性质
5.1.1 引例
5.1.2 常数项级数的基本概念
5.1.3 收敛级数的基本性质
习题5.1
5.2 常数项级数(Ⅱ)----正项级数的敛散性
习题5.2
5.3 常数项级数(Ⅲ)----任意项级数的敛散性
5.3.1 交错级数及其敛散性
5.3.2 任意项级数及其敛散性
5.3.3 狄利克雷判别法和阿贝尔判别法
5.3.4 反常积分的判别法
习题5.3
5.4 函数项级数(Ⅰ)----幂级数
5.4.1 函数项级数的基本概念
5.4.2 幂级数及其敛散性
5.4.3 幂级数的运算及幂级数的和函数
习题5.4
5.5 函数项级数(Ⅱ)----泰勒级数
5.5.1 泰勒级数
5.5.2 函数展开成幂级数
5.5.3 应用举例
5.5.4 常微分方程的幂级数解法
习题5.5
5.6 函数项级数(Ⅲ)----傅里叶级数
5.6.1 三角级数
5.6.2 周期为 2Π 的函数的傅里叶级数
5.6.3 正弦级数和余弦级数
5.6.4 周期为 2l 的函数的傅里叶级数
习题5.6
复习题5
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预备知识

初等数学的相关内容

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

袁学刚、张文正主编,高等数学(微课版)上下册,清华大学出版社,2021;

袁学刚、张友主编,高等数学学习指导(上下册),清华大学出版社,2018。

大连民族大学
4 位授课老师
袁学刚

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教授

牛大田

牛大田

教授

赵巍

赵巍

副教授

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