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简言之,数学分析就是建立在实数理论基础上的以极限方法研究real function 的分支。所以,大家切不可轻视实数完备性理论的学习,尤其是确界原理、Weierstrass-Bolzano定理、区间套定理、Cauchy准则和Heine-Borel有限覆盖定理的思想方法。它们在后继课程complex and real analysis 中也是非常有用的。此外,学有余力的同学还可以了解以下实数公理化及Dedekind分割的相关知识,可参看菲赫金哥尔茨著的《微积分教程》第一卷。
极限论中最基本的的要求就是能够熟练的运用精确的分析语言,并深入地理解“连续”的含义。在这部分内容上下一番苦功是很值得的。函数极限一章中最基本的定理当属Heine归结原则和Cauchy收敛准则了。归结原则在本质上将函数极限的问题化为数列极限的问题,这一点在证明函数在某处极限不存在时得到充分体现。
连续函数有诸多良好的性质,比如闭区间上连续函数存在最大植与最小值等等。此外,连续函数一定是Riemann可积的,这一点相当重要。另一个引人注目的主题是“一致连续”。
读者熟知,闭区间上连续函数一定一致连续。那么,开区间上的情形又如何呢?大家可就这一问题做一些探索,这对学有余力的同学来说可是一个提高与拓展的好机会哦。
对于导数和微分,我们既要了解它们的思想背景,也要重视其应用。中值定理可算是一元微分学的顶峰了。
最迷人的要算是Riemann积分理论了。现在看来,积分思想是朴素的:分割、近似代替、求和、取极限,可在当时,这绝对是一项“惊天地,泣鬼神”的伟大发明了。
北大的一道面试题是这样的,你认为数学分析中最重要的定理是什么?当然是Newton-Leibniz公式了,因为它揭示了微分学与积分学之间的本质联系。
在学习Riemann积分理论的同时,一些有天分的同学应当能够洞察出它的局限性,这一点在学习了real analysis 后会有更加实际的体会。
有兴趣的同学还可以了解一些课外知识,比如黎曼-斯蒂尔斯积分等。
函数项级数理论中最重要的概念是“一致收敛”,它使得逐项求极限、求导、求积分成为可能。
对于多元微积分,我想说的是,除了深刻的Green公式、Gauss公式、Stokes公式以外,外微分形式也是很有意思的,不妨一读。
有一本颇具现代数学风格的书,用全新的观点处理经典微积分中的课题,推荐给大家:
齐民友先生翻译的《Calculus on manifolds》。
最后谈谈参考书(习题集)的问题。如果你能解决裴礼文的《数学分析中的典型例题与方法》,那么可以考一个不错的学校了。但是,如果你想冲击一下北大或者中科院的话,那么我建议你去挑战一下谢惠民编著的《数学分析习题课教程》吧!
一些国外的经典教材值得一读:
1、 Zorich 的《Mathematical Analysis》
2、 Rudin 的《Principles of Mathematical Analysis》.
当然,要想获得良好的分析功底,大量的练习与深入的思考是必不可少的。
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