高等数学是大学的一门课程。很多专业都要学习这门课。这门课不容易。学生需要看很多书。老师也会告诉学生看哪些书。
一本有名的书是《高等数学》。这本书是中国的教科书。很多大学用这本书。这本书讲函数。函数是两个数之间的关系。一个数变了,另一个数也跟着变。这本书讲极限。极限是一个数越来越接近另一个数。但可能永远达不到那个数。极限的概念很重要。没有极限就没有微积分。
微积分有两个部分。一个是微分。微分求变化率。比如汽车开得多快。速度是路程的变化率。微分就是求这个变化率。另一个是积分。积分求总量。比如知道速度求路程。积分把很多小东西加起来。微分和积分是反着来的。这两个东西用处很大。物理学用它们。工程学用它们。经济学也用它们。
另一本重要的书是《微积分学教程》。这本书很厚。内容很详细。这本书从基础开始讲。讲实数。实数包括有理数和无理数。有理数可以写成分数。无理数不能写成分数比如圆周率。讲数列。数列是一串有顺序的数。数列可能有极限可能没有。讲函数连续性。连续就是函数图像不断开。这些是微积分的基础。
托马斯写的《微积分》也很好。这本书有很多图。学生看图容易明白。书里有很多例子。例子来自生活。比如火箭飞行。比如水管流水。例子帮助理解抽象概念。这本书还有习题。习题分不同难度。学生做习题才能学会。
柯朗和约翰写的《微积分和分析引论》有深度。这本书不光教计算。它教思想。它讲数学是怎么来的。它讲为什么需要微积分。它把微积分和几何连起来。几何是研究形状的。曲线围成的面积可以用积分算。曲面围成的体积也可以用积分算。这本书适合想多懂一点的学生。
吉米多维奇编的《数学分析习题集》是一本习题书。这本书有几千道题。题目从简单到难。很多学生做这本书的题。做题能检查自己会不会。做题能熟悉各种方法。光看书不做题不行。就像学游泳必须下水。
高等数学里还有级数。级数是无穷多项加起来。可能加出一个有限的数。也可能越加越大。级数能表示函数。比如三角函数可以写成级数。级数在工程里有用。信号处理就用级数。
微分方程是另一大块。方程里有未知函数和它的导数。解微分方程就是找出这个函数。自然现象常用微分方程描述。人口增长可以用微分方程。弹簧振动也可以用微分方程。解微分方程有各种方法。有的方程能直接解出公式。有的方程需要用级数解。有的方程只能让计算机算近似解。
关于微分方程可以看《常微分方程教程》。这本书系统讲理论。它讲一阶方程怎么解。它讲高阶方程怎么解。它讲线性方程组。线性方程组可以用矩阵来解。矩阵是一个数表。矩阵运算有一套规则。这本书也讲稳定性。稳定性是说系统受小干扰会不会大变。这对控制工程很重要。
向量和空间解析几何也要学。向量有大小有方向。力就是向量。速度也是向量。空间解析几何用坐标研究图形。平面是平的。曲面是弯的。曲线可以用参数方程表示。参数方程用一个变量表示坐标。这些内容在《解析几何》里讲得清楚。这本书用代数方法解决几何问题。代数就是用字母代表数进行计算。
多元函数微积分扩展了一元函数。一元函数只有一个自变量。多元函数有好几个自变量。多元函数求偏导数。偏导数是只看一个变量变其他不变时的变化率。多元函数也能求积分。二重积分算平面区域上的量。三重积分算空间区域上的量。这些内容在《高等数学》下册。
《数学分析》是更理论的书。它严格证明定理。定理是经过证明的数学结论。证明要一步一步逻辑推理。这本书讲实数理论。它讲函数一致连续性。它讲积分理论。黎曼积分是常用的积分。勒贝格积分是另一种积分。勒贝格积分处理一些怪异函数更好。数学专业的学生需要学这本书。
高等数学的思想很重要。它用极限处理无穷。无穷小是趋向零的量。无穷大是越来越大的量。微积分用有限步骤处理无穷问题。这是人类思想的飞跃。
计算机现在很重要。数值分析讲用计算机算数学问题。计算机不能算极限。计算机算近似值。数值微分用差商近似导数。数值积分用求和近似积分。数值方法有误差。误差要尽量小。稳定性也要好。计算不能放大误差。《数值分析》这本书讲这些方法。
线性代数和高数关系密切。线性代数研究向量空间和线性变换。线性变换是一种特别的函数。它保持加法和数乘。矩阵代表线性变换。特征值和特征向量很重要。特征向量变换后方向不变。特征值是伸缩的倍数。这些在物理和工程中经常出现。比如振动频率就和特征值有关。可以看《线性代数及其应用》。
概率论和数理统计也用微积分。概率论研究随机事件。连续随机变量用概率密度函数。密度函数的积分是概率。数理统计用数据推断总体。估计和假设检验是常用方法。这些方法的理论依据需要微积分。《概率论与数理统计》是常用教材。
学习高等数学需要耐心。一遍看不懂就看第二遍。做题可以帮助理解。同学之间可以讨论。问老师也是一个好办法。数学知识是累积的。前面不懂后面就难懂。所以要一步步走扎实。
这些书是学习的基础。图书馆可以找到它们。网上也有电子版。看不同的书可以从不同角度理解。每个人可能有自己喜欢的书。找到适合自己的方式最重要。