一、課程基本信息
1.制定依據:本大綱根據各理工科相關專業2020版本科人才培養方案制定
2.課程編号:JX030274
3.課程類别:公共基礎課
4.學時/學分:80學時/5學分
5.開課學期:第1學期
6.适用專業:各理工科相關專業
7.先修課程:中學數學
8.後續課程:高等數學(2)、概率論與數理統計,其他相關專業課程
二、課程性質、目的和要求
本課程是工科本科各專業學生的一門必修公共基礎課。通過本課程的學習,要使學生獲得基本的系統的函數與極限、一元函數微積分學、常微分方程等方面的知識,在傳授知識的同時,通過各個教學環節逐步培養學生具有抽象思維能力、邏輯推理能力、空間想象能力、運算能力和自學能力,注意培養學生具有綜合運用所學知識去分析問題和解決問題的能力。通過本課程的教學,使學生掌握一元函數微積分、常微分方程等的基本概念、理論和基本運算技能及方法,可為學生學習相關後續課程,進一步擴大數學知識面及培養學生應用數學解決實際問題的能力奠定必要的基礎。
三、教學方式
本課程針對一年級學生開設,考慮學生已有的中學數學知識,采用适當的教學方法;以課堂講授為主,輔以多媒體教學軟件,結合闆書引導學生學習;并充分利用網絡教學平台,提供更多的課外學習資料與習題,拓展學生的學習空間,加強與學生的溝通交流。
四、課程教學内容和要求
序号 |
知識單元 |
知識點 |
重點 |
難點 |
推薦學時 |
預期學習效果 |
1 |
函數、極限、連續 |
映射與函數 |
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16 |
理解函數的概念及函數的奇偶性、單調性、周期性和有界性;理解複合函數和反函數的概念;知道基本初等函數的性質及其圖形;會建立簡單實際問題中的函數關系式;了解極限的概念(對極限的 、 定義可在學習過程中逐步加深理解,對于給出 求N或 不作過高的要求),熟練掌握極限四則運算法則及應用;理解極限存在的夾逼準則,了解單調有界準則,掌握用兩個重要極限求極限;了解無窮小、無窮大以及無窮小的階的概念。會用等價無窮小求極限;理解函數在一點連續和在一個區間上連續的概念,了解間斷點的概念,并會判别間斷點的類型;了解初等函數的連續性和閉區間上連續函數的性質(介值定理和最大、最小值定理)。 |
數列的極限 |
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函數的極限 |
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無窮小與無窮大 |
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極限運算法則 |
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極限存在準則 |
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無窮小的比較 |
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函數的連續性與間斷點 |
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連續函數的運算與初等函數的連續性 |
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閉區間上連續函數的性質 |
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2 |
一元函數微分學 |
函數導數及求導法則 |
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理解導數和微分的概念,理解導數的幾何意義及函數的可導性、可微性與連續性之間的關系,會用導數描述一些物理量;熟練掌握導數的四則運算法則和複合函數的求導法,掌握基本初等函數的導數公式.了解微分的四則運算法則和一階微分形式不變性;了解高階導數的概念;掌握初等函數一階、二階導數的求法;會求隐函數和參數式所确定的函數的一階、二階導數.會求反函數的導數;理解羅爾(Rolle)定理和拉格朗日(Lagrange)定理,了解柯西(Cauchy)定理和泰勒(Taylor)定理;掌握用羅必達(L’Hospital)法則求不定式的極限;理解函數的極值概念,掌握用導數判斷函數的單調性和求極值的方法.會求解較簡單的最大值和最小值的應用問題; |
高階導數 |
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隐函數及由參數方程所确定的函數的導數,相關變化率 |
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函數的微分 |
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微分中值定理 |
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洛必達法則 |
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泰勒公式 |
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函數的單調性與曲線的凹凸性 |
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函數的極值與最值 |
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會用導數判斷函數圖形的凹凸性,會求拐點,會描繪函數的圖形;了解有向弧與弧微分的概念.了解曲率和曲率半徑的概念并會計算曲率和曲率半徑.知道方程近似解的求法。 |
函數圖形的描繪 |
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曲率 |
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3 |
一元函數積分學 |
不定積分的概念與性質 |
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理解原函數與不定積分的概念及性質.熟練掌握不定積分的基本公式,掌握換元法和分部積分法;理解定積分的概念及性質,了解可積條件.會求簡單的有理函數的積分;理解變上限的積分作為其上限的函數 及其求導定理,熟練掌握牛頓(Newton)-萊布尼茲(Leibniz)公式;掌握定積分的換元法和分部積分法;了解廣義積分的概念以及廣義積分的換元法和分部積分法;掌握用定積分計算一些幾何量(如面積、體積、弧長)并會計算物理量(如功、引力等)。 |
換元積分法與分部積分法 |
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有理函數的積分 |
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積分表的使用 |
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定積分的概念與性質 |
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微積分基本公式 |
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定積分的換元法和分部積分法 |
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反常積分 |
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定積分的應用 |
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4 |
常微分方程 |
微分方程的基本概念 |
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了解常微分方程、解、階、通解、初始條件和特解等概念;熟練掌握可分離變量的方程的解法及掌握一階線性方程的解法.會解齊次方程和伯努利(Bernoulli)方程,了解用變量代換解方程的思想;會用降階法解高階微分方程:理解二階線性微分方程解的結構;掌握二階常系數齊次線性微分方程的解法,并了解高階常系數齊次線性微分方程的解法;會求一些帶自由項的二階常系數非齊次線性微分方程的特解;會用微分方程解一些簡單的幾何和物理問題。 |
可分離變量的微分方程 |
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齊次方程 |
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一階線性微分方程 |
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可降階的高階微分方程 |
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高階線性微分方程 |
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常系數齊次、非齊次線性微分方程 |
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五、課程的考核
成績考核包括期末考試成績、平時成績。其中,期末考試成績占70%,采用閉卷形式;平時成績占30%,包括考勤、課堂回答問題、作業。
六、建議教材及教學參資料
建議教材:
1.黃立宏主編.高等數學(上、下冊).北京:北京大學出版社,2018
教學參考書:
[1]同濟大學應用數學系主編.高等數學(第六版)上、下冊.北京:高等教育出版社,2011
[2]同濟大學應用數學系編.微積分上、下冊.北京:高等教育出版社,2011
[3]複旦大學陳傳璋等編.數學分析上、下冊.北京:高等教育出版社,2007
[4]工科數學課程教學指導委員會編.高等數學釋疑解難.北京:高等教育出版社,2010
[5]同濟大學高等數學教研室編.高等數學例題與習題.北京:同濟大學出版社,2010
網絡學習參考資源:
1.周朝晖等,《高等數學》MOOC,同濟大學
https://www.icourse163.org/search.htm?search=%E9%AB%98%E7%AD%89%E6%95%B0%E5%AD%A6#/
(執筆人:沈金榮批準人:張作政)