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高等數學

基礎學科名稱

指相對於初等數學而言,數學的對象及方法較為繁雜的一部分。

廣義地說,初等數學之外的數學都是高等數學,也有將中學較深入的代數、幾何以及簡單的集合論初步、邏輯初步稱為中等數學的,將其作為中小學階段的初等數學與大學階段的高等數學的過渡。

通常認為,高等數學是由微積分學,較深入的代數學、幾何學以及它們之間的交叉內容所形成的一門基礎學科。

主要內容包括:數列、極限、微積分、空間解析幾何與線性代數、級數、常微分方程

徠工科、理科、財經類研究生考試的基礎科目。

課程特點


在中國理工科各類專業的學生(數學專業除外,數學專業學數學分析),學的數學較難,課本常稱“高等數學”;文史科各類專業的學生,學的數學稍微淺一些,課本常稱“微積分”。理工科的不同專業,文史科的不同專業,深淺程度又各不相同。研究變數的是高等數學,可高等數學並不只研究變數。至於與“高等數學”相伴的課程通常有:線性代數(數學專業學高等代數),概率論與數理統計(有些數學專業分開學)。
徠初等數學研究的是常量與勻變數,高等數學研究的是非勻變數。高等數學(它是幾門課程的總稱)是理、工科院校一門重要的基礎學科,也是非數學專業理工科專業學生的必修數學課,也是其它某些專業的必修課。
變數與函數的研究
變數與函數的研究
作為一門基礎科學,高等數學有其固有的特點,這就是高度的抽象性、嚴密的邏輯性和廣泛的應用性。抽象性和計算性是數學最基本、最顯著的特點,有了高 度抽象和統一,我們才能深入地揭示其本質規律,才能使之得到更廣泛的應用。嚴密的邏輯性是指在數學理論的歸納和整理中,無論是概念和表述,還是判斷和推理,都要運用邏輯的規則,遵循思維的規律。所以說,數學也是一種思想方法,學習數學的過程就是思維訓練的過程。人類社會的進步,與數學這門科學的廣泛應用是分不開的。尤其是到了現代,電子計算機的出現和普及使得數學的應用領域更加拓寬,現代數學正成為科技發展的強大動力,同時也廣泛和深入地滲透到了社會科學領域。

歷史發展


一般認為,16世紀以前發展起來的各個數學學科總的是屬於初等數學的範疇,因而,17世紀以後建立的數學學科基本上都是高等數學的內容。由此可見,高等數學的範疇無法用簡單的幾句話或列舉其所含分支學科來說明。
微積分
微積分
19世紀以前確立的幾何、代數、分析三大數學分支中,前兩個都原是初等數學的分支,其後又發展了屬於高等數學的部分,而只有分析從一開始就屬於高等數學。分析的基礎——微積分被認為是“變數的數學”的開始,因此,研究變數是高等數學的特徵之一。原始的變數概念是物質世界變化的諸量的直接抽象,現代數學中變數的概念包含了更高層次的抽象。如數學分析中研究的限於實變數,而其他數學分支所研究的還有取複數值的復變數和向量、張量形式的,以及各種幾何量、代數量,還有取值具有偶然性的隨機變數、模糊變數和變化的(概率)空間——範疇和隨機過程。描述變數間依賴關係的概念由函數發展到泛函、變換以至於函子。與初等數學一樣,高等數學也研究空間形式,只不過它具有更高層次的抽象性,並反映變化的特徵,或者說是在變化中研究它。例如,曲線、曲面的概念已發展成一般的流形。按照埃爾朗根綱領,幾何是關於圖形在某種變換群下不變性質的理論,這也就是說,幾何是將各種空間形式置於變換之下來來研究的。
寫滿公式的紙
寫滿公式的紙
無窮進入數學,這是高等數學的又一特徵。現實世界的各種事物都以有限的形式出現,無窮是對他們的共同本質的一種概括。所以,無窮進入數學是數學高度理論化、抽象化的反映。數學中的無窮以潛無窮和實無窮兩種形式出現。在極限過程中,變數的變化是無止境的,屬於潛無窮的形式。而極限值的存在又反映了實無窮過程。最基本的極限過程是數列和函數的極限。數學分析以它為基礎,建立了刻畫函數局部和總體特徵的各種概念和有關理論,初步成功地描述了現實世界中的非均勻變化和運動。另外一些形式上更為抽象的極限過程,在別的數學學科中也都起著基本的作用。還有許多學科的研究對象本身就是無窮多的個體,也就說是無窮集合,例如群、環、域之類及各種抽象空間。這是數學中的實無窮。能夠處理這類無窮集合,是數學水平與能力提高的表現。為了處理這類無窮集合,數學中引進了各種結構,如代數結構、序結構和拓撲結構。另外還有一種度量結構,如抽象空間中的范數、距離和測度等,它使得個體之間的關係定量化、數字化,成為數學的定性描述和定量計算兩方面的橋樑。上述結構使得這些無窮集合具有豐富的內涵,能夠彼此區分,並由此形成了眾多的數學學科。
數學的計算性方面。在初等數學中甚至佔了主導的地位。它在高等數學中的地位也是明顯的,高等數學除了有很多理論性很強的學科之外,也有一大批計算性很強的學科,如微分方程、計算數學、統計學等。在高度抽象的理論裝備下,這些學科才有可能處理現代科學技術中的複雜計算問題。