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1、工科类本科数学基础课程教学基本要求工科类本科数学基础课程教学基本要求(修订稿)2004.10一、 前言 数学是研究客观世界数量关系和空间形式的科学。随着现代科学技术和数学科学的发展，“数量关系”和“空间形式”具备了更丰富的内涵和更广泛的外延。现代数学内容更加丰富，方法更加综合，应用更加广泛。数学不仅是一种工具，而且是一种思维模式：不仅是一种知识，而且是一种素养；不仅是一种科学，而且是一种文化，能否运用数学观念定量思维是衡量民族科学文化素质的一个重要标志。数学教育在培养高素质科学技术人才中具有其独特的、不可替代的重要作用。 高等学校工科类专业本科生的数学基础课程应包括微积分、线性代数与空间解析、
2、概率论与数理统计，它们都是必修的重要基础理论课。通过这些课程的学习，应使学生获得一元函数微积分及其应用、多元函数微积分及其应用、无穷级数与常微分方程、向量代数与空间解析几何、线性代数、概率论与数理统计等方面的基本概念、基本理论、基本方法和运算技能，为今后学习各类后继课程和进步扩大数学知识而奠定必要的连续量、离散量和随机量方面的数学基础。在传授知识的同时，要努力培养学生进行抽象思维和逻辑推理的理性思维能力，综合运用所学的知识分析问题和解决问题的能力以及较强的自主学习能力，逐步培养学生的创新精神和创新能力。 课程的教学基本要求，是工科院校本科生学习本课程都应当达到的合格要求，其中带*号的条目是为某
3、些相关专业选用的，也是对选用专业学生的基本要求。各校根据本校的实际情况，在达到基本要求的基础上，还可以提出一些较高的或特殊的要求。各门课程的内容按教学要求的不同，都分为两个层次。文中用黑体字排印的内容，应使学生深入领会和掌握，并能熟练运用。其中，概念、理论用“理解”一词表述，方法、运算用“掌握”一词表述。非黑体字排印的内容，也是必不可少的，只是在教学要求上低于前者。其中，概念、理论用“了解”一词表述，方法、运算用“会”或“了解”表述。 基本要求中所列出的各项内容与要求是制订教学计划、教学大纲和编写教材的重要依据，但不涉及课程体系的结构、教学内容的先后安排和编写教材的章节顺序。二、微积分课程教学
4、基本要求 (一)函数、极限、连续在中学已有函数知识的基础上，加深对函数概念的理解和函数性质(奇偶性、单调性、周期性和有界性)的了解。 2理解复合函数的概念，了解反函数的概念。 3会建立简单实际问题中的函数关系式。 4理解极限的概念，了解极限的 EMBED Equation.DSMT4 定义(不要求学生做给出 EMBED Equation.DSMT4 求 EMBED Equation.DSMT4 或 EMBED Equation.DSMT4 的习题)。 5掌握极限的有理运算法则，会用变量代换求某些简单复合函数的极限。 6了解极限的性质(唯一性、有界性、保号性)和两个存在准则(夹逼准则与单调有界准
5、则)，会用两个重要极限 EMBED Equation.DSMT4 与 EMBED Equation.DSMT4 求极限。 7了解无穷小、无穷大、高阶无穷小和等价无穷小的概念，会用等价无穷小求极限。 8理解函数在一点连续和在一区间上连续的概念。 9了解函数间断点的概念，会判别间断点的类型。10了解初等函数的连续性和闭区间上连续函数的介值定理与最大值、最小值定理。(二)一元函数微分学及其应用 1理解导数的概念及其几何意义(不要求学生做利用导数的定义研究抽象函数可导性的习题)，了解函数的可导性与连续性之间的关系。 2了解导数作为函数变化率的实际意义，会用导数表达科学技术中一些量的变化率。 3掌握导数
6、的有理运算法则和复合函数的求导法，掌握基本初等函数的导数公式。 4理解微分的概念，了解微分概念中所包含的局部线性化思想，了解微分的有理运算法则和一阶微分形式不变性。 5了解高阶导数的概念，掌握初等函数一阶、二阶导数的求法(不要求学生求函数的n阶导数的一般表达式)。 6会求隐函数和由参数方程所确定的函数的一阶导数以及这两类函数中比较简单的二阶导数，会解一些简单实际问题中的相关变化率问题。 7理解罗尔(Rolle)定理和拉格朗日(Lagrange)定理，了解柯西(Cauchy)定理(对三个定理的分析证明不作要求，并且不要求学生掌握构造辅助函数证明相关问题的技巧)，会用洛必达(LHospital)法
7、则求不定式的极限。 8了解泰勒(Taylor)定理以及用多项式逼近函数的思想(对定理的分析证明以及利用泰勒定理证明相关问题不作要求)。 9理解函数的极值概念，掌握用导数判断函数的单调性和求极值的方法。会求解较简单的最大值与最小值的应用问题。 10会用导数判断函数图形的凹凸性，会求拐点，会描绘一些简单函数的图形(包括水平和铅直渐近线)。 11了解曲率和曲率半径的概念，会计算曲率和曲率半径。 12了解求方程近似解的二分法和切线法的思想。 (三)一元函数积分法及其应用 1理解定积分的概念和几何意义(对于利用定积分定义求定积分与求极限不作要求)，了解定积分的性质和积分中值定理。 2理解原函数与不定积分
8、的概念，理解变上限的积分作为其上限的函数及其求导定理，掌握牛顿(Noewton)一莱布尼兹(Leibniz)公式。 3掌握不定积分的基本公式以及求不定积分、定积分的换元法与分部积分法(淡化特殊积分技巧的训练，对于求有理函数积分的一般方法不作要求，对于些简单有理函数、三角有理函数和无理函数的积分可作为两类积分法的例题作适当训练)。 4掌握科学技术问题中建立定积分表达式的元素法(微元法), 会建立某些简单几何量和物理量的积分表达式。 5了解两类反常积分及其收敛性的概念。 6了解定积分的近似计算法(梯形法和抛物线法)的思想。 (四)多元函数微分学及其应用1.理解二元函数的概念，了解多元函数的概念。2
9、.了解二元函数的极限与连续性的概念，了解有界闭区域上连续函数的性质。3理解二元函数偏导数与全微分的概念，了解全微分存在的必要条件与充分条件。4.了解一元向量值函数及其导数的概念与计算方法。 5了解方向导数与梯度的概念及其计算方法。 6.掌握复合函数一阶偏导数的求法，会求复合函数的二阶偏导数(对于求抽象复合函数的二阶导数，只要求作简单训练)。 7会求隐函数(包括由两个方程构成的方程组确定的隐函数)的一阶偏导数(对求隐函数的二阶偏导数不作要求)。 8了解曲线的切线和法平面以及曲面的切平面与法线，并会求出它们的方程。 9理解二元函数极值与条件极值的概念，会求二元函数的极值，了解求条件极值的拉格朗日乘
10、数法，会求解一些比较简单的最大值与最小值的应用问题。 (五)多元函数积分学及其应用 1理解二重积分的概念，了解三重积分的概念，了解重积分的性质。 2掌握二重积分的计算方法(直角坐标、极坐标)，会计算简单的三重积分(直角坐标、柱面坐标，*球面坐标)。3.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，会计算两类曲线积分(对于空间曲线积分的计算只作简单训练)。 4掌握格林(Green)公式，会使用平面线积分与路径无关的条件，了解第二类平面线积分与路径无关的物理意义。 5了解两类曲面积分的概念及其计算方法。 6了解高斯(Gauss)公式，斯托克斯(Stokes)公式(斯托克斯公式
11、的证明以及利用该公式计算空间曲线积分不作要求)。 *7了解场的基本概念，了解散度、旋度的概念和某些特殊场(无源场、无旋场与调和场)，会计算散度与旋度。 8了解科学技术问题中建立重积分与曲线、曲面积分表达式的元素法(微元法)，会建立某些简单的几何量和物理量的积分表达式。 (六)无穷级数1理解无穷级数收敛、发散以及和的概念，了解无穷级数的基本性质及收敛的必要条件。 2了解正项级数的比较审敛法以及几何级数与p级数的敛散性，掌握正项级数的比值审敛法。 3了解交错级数的莱布尼兹定理，会估计交错级数的截断误差。了解绝对收敛与条件收敛的概念及二者的关系。 4了解函数项级数的收敛域与和函数的概念，掌握简单幂级
12、数收敛区间的求法(区间端点的收敛性不作要求)。了解幂级数在其收敛区间内的一些基本性质(对求幂级数的和函数只要求作简单训练)。 5会利用 EMBED Equation.DSMT4 e EMBED Equation.DSMT4 ， sinx， cosx， 1n(1+x)与 EMBED Equation.DSMT4 的马克劳林(Maclaurin)展开式将一些简单的函数展开成幂级数。 6了解利用将函数展开为幂级数进行近似计算的思想。 7了解用三角函数逼近周期函数的思想,了解函数展开为傅里叶(Fourier)级数的狄利克雷(Dirichlet)条件，会将定义在( EMBED Equation.DSMT
13、4 EMBED Equation.DSMT4 ， EMBED Equation.DSMT4 )和( EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4 )上的函数展开为傅里叶级数，会将定义在(0, EMBED Equation.DSMT4 )上的函数展开为傅里叶正弦或余弦级数。 (七)常微分方程 1了解微分方程、解、通解、初始条件和特解等概念。 2掌握变量可分离的方程及一阶线性微分方程的解法。 3会解齐次方程，并从中领会用变量代换求解微分方程的的思想。 4. 会用降阶法求下列三种类型的高阶可降阶微分方程： EMBED Equation.DSMT4 5理解二阶线性
14、微分方程解的结构。 6掌握二阶常系数齐次线性微分方程的解法，了解高阶常系数齐次线性微分方程的解法。 7会求自由项形如 EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4 的二阶常系数非齐次线性微分方程的特解，其中 EMBED Equation.DSMT4 为实系数n次多项式， EMBED Equation.DSMT4 为实数。 8会通过建立微分方程模型，解决一些简单的实际问题。三、线性代数与空间解析几何课程教学基本要求说明：在此次修订中，考虑到线性代数与空间解析几何的内在联系，我们将线性代数与空间解析几何作为一门课程，但基本要求的具体内容还是相对独立的，并且不要
15、求所有学校都遵循这一模式。将空间解析几何与线性代数分开授课的学校可根据基本要求中的空间解析几何部分的要求(即几何向量和空间曲线与曲面两章)进行教学。 (一)行列式 1了解行列式的定义。 2掌握行列式的性质和行列式按行(列)展开的方法。 3会计算简单的n阶行列式。 (二)矩阵 1理解矩阵的概念。 2了解单位矩阵，数量矩阵、对角矩阵，三角矩阵，对称矩阵以及它们的基本性质。3掌握矩阵的线性运算、乘法、转置及其运算规则。4理解逆矩阵的概念。掌握矩阵可逆的充要条件，掌握可逆矩阵的性质。5掌握矩阵的初等变换及用矩阵的初等变换求逆矩阵的方法。6了解矩阵等价的概念。7理解矩阵秩的概念并掌握其求法。(三)几何向量1理解空间直角坐标系，理解向量的概念及其表示
