Ануфриенко, В. А. Бондаренко, А. В. Зафиевский, Г. В. Шабаршина Математический анализ Учебное пособие Рекомендовано Научно-методическим советом университета для студентов, обучающихся по специальности Прикладная математика и информатика Ярославль 2010 1 УДК 51:37 ББК Ч481. <...> План 2009/10 учебного года Рецензенты: Е. И. Смирнов, доктор педагогических наук, профессор ЯГПУ, академик РАЕН; кафедра кибернетики ЯГТУ М 34 Математический анализ: учебное пособие / М. В. Ануфриенко, В. А. Бондаренко, А. В. Зафиевский, Г. В. Шабаршина; Яросл. гос. ун-т им. <...> ISBN 978-5-8397-0773-3 Настоящее учебное пособие предназначено для самостоятельной работы студентов по программе курса математического анализа, который читается на факультете ИВТ. <...> Исследование интегралов на равномерную сходимость по параметру . <...> Учебно-методическое пособие состоит из четырех глав, каждая из которых соответствует программе своего семестра изучения математического анализа на факультете ИВТ. <...> Но мы ограничимся упоминанием того, что он на 2000 лет опередил Ньютона и Лейбница, подойдя вплотную к изобретению интегрального исчисления, а в одной задаче – к открытию дифференциального исчисления (в задаче шла речь о построении касательной к спирали). <...> Дифференциальное и интегральное исчисление возникло как самостоятельный раздел математики в виде теории флюксий Исаака Ньютона и в виде исчисления дифференциалов Годфрида Вильгельма Лейбница. <...> Для получения результатов Ньютон использовал созданный им метод флюксий. <...> В методе флюксий изучаются переменные величины, которые называются флюентами, т. е. текущими, от латинского fluere – течь. <...> Вводятся скорости течения флюент, т. е. производные по 11 времени, причем т. к. флюксии тоже переменные, то можно находить флюксию от флюксии. <...> Лейбниц создал в математике две архиважные вещи: анализ (дифференциальное и интегральное исчисление) и комбинаторный анализ. <...> В истории математики большое место уделяется спору о приоритете открытия дифференциального <...>
Математический_анализ_учебное_пособие.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова
М. В. Ануфриенко, В. А. Бондаренко,
А. В. Зафиевский, Г. В. Шабаршина
Математический анализ
Учебное пособие
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета
для студентов, обучающихся по специальности
Прикладная математика и информатика
Ярославль 2010
1
Стр.1
УДК 51:37
ББК Ч481. 28я73
М 34
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2009/10 учебного года
Рецензенты:
Е. И. Смирнов, доктор педагогических наук,
профессор ЯГПУ, академик РАЕН;
кафедра кибернетики ЯГТУ
М 34
Математический анализ: учебное пособие / М. В. Ануфриенко,
В. А. Бондаренко, А. В. Зафиевский, Г. В. Шабаршина; Яросл.
гос. ун-т им. П. Г. Демидова. – Ярославль: ЯрГУ, 2010. – 140 с.
ISBN 978-5-8397-0773-3
Настоящее учебное пособие предназначено для самостоятельной
работы студентов по программе курса математического
анализа, который читается на факультете ИВТ. В пособии собраны
материалы, которые позволят облегчить подготовку студентов
младших курсов к практическим занятиям, зачетам и экзаменам по
одной из наиболее сложных дисциплин математического и естественно-научного
цикла.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению
Прикладная математика и информатика (дисциплина «Математический
анализ», цикл МЕН), очной формы обучения.
УДК 51:37
ББК Ч481. 28я73
ISBN 978-5-8397-0773-3
© Ярославский государственный университет
им. П. Г. Демидова, 2010
2
Стр.2
Оглавление
Предисловие ........................................................................................ 5
Немного из истории ............................................................................ 9
Глава 1 ................................................................................................ 15
§ 1.1. Числовые множества. Границы числовых множеств. Метод
математической индукции ............................................................................ 15
§ 1.2. Числовые последовательности. Предел последовательности ......... 20
§ 1.3. Функция. Предел функции ................................................................. 26
§ 1.4. Непрерывность функции. .................................................................... 31
§ 1.5. Дифференцируемость функции .......................................................... 34
§ 1.6. Исследование функции ....................................................................... 38
Приложение к главе 1 .................................................................................... 41
Глава 2 ................................................................................................ 47
§ 2.1. Неопределенный интеграл. ................................................................. 47
§ 2.2. Определенный интеграл ...................................................................... 50
§ 2.3. Несобственные интегралы .................................................................. 53
§ 2.4. Числовые и степенные ряды. .............................................................. 58
§ 2.5. Функции нескольких переменных. .................................................... 64
Приложение к главе 2 .................................................................................... 69
Глава 3 ................................................................................................ 74
§ 3.1. Функциональные последовательности .............................................. 74
§ 3.2. Равномерная сходимость функциональных последовательностей 77
§ 3.3. Функциональные ряды. Нахождение множества сходимости
функционального ряда .................................................................................. 81
§ 3.4. Равномерная сходимость функциональных рядов .......................... 83
§ 3.5. Интегрирование и дифференцирование равномерно сходящихся
функциональных рядов ................................................................................. 86
§ 3.6. Ряды Фурье. Разложение периодических функций в ряд Фурье ... 88
3
Стр.3
§ 3.7. Интегралы, зависящие от параметра.
Вычисление предельной функции ............................................................... 90
§ 3.8. Нахождение множества сходимости интеграла,
зависящего от параметра ............................................................................... 91
§ 3.9. Исследование интегралов на равномерную сходимость
по параметру ................................................................................................... 93
Приложение к главе 3 .................................................................................... 95
Глава 4 .............................................................................................. 100
§ 4.1. Комплексные числа ........................................................................... 102
§ 4.2. Последовательности и ряды комплексных чисел .......................... 104
§ 4.3. Аналитические и гармонические функции ..................................... 106
§ 4.4. Ряды Тейлора ...................................................................................... 112
§ 4.5. Вычеты ................................................................................................ 115
§ 4.6. Интеграл по замкнутому контуру .................................................... 120
§ 4.7. Вычисление определенных интегралов ........................................... 123
§ 4.8. Конформные отображения ................................................................ 128
Приложение к главе 4 .................................................................................. 132
Список литературы ......................................................................... 136
Основная рекомендуемая литература ........................................................ 136
Дополнительная рекомендуемая литература ............................................ 136
4
Стр.4
Предисловие
В 2011 г. начинается массовый переход российского высшего
образования к многоуровневой системе и новым федеральным
государственным образовательным стандартам (ФГОС). Тем не
менее введение двух (или трех – в будущем) уровней высшего
образования не является главным элементом новой системы.
Центральный ее момент – ориентация высших учебных заведений
на конечный результат: знания выпускников должны быть
применимы в практической деятельности, что должно в гораздо
большей степени обеспечить трудоустройство выпускников.
Для того чтобы студенты, заканчивающие ту или иную специальность
(или направление – в новой терминологии), были
востребованы на рынке труда, работодатели должны иметь возможность
получить ясное представление о содержании квалификаций,
полученных студентами в процессе обучения, и об их
качестве. Средством, облегчающим работодателям понимание
квалификации выпускников, призваны служить компетенции, отражающие
содержание обучения и зачетные единицы (кредиты),
выражающие затраты времени студентов на освоение дисциплин.
Под компетенцией обычно понимается способность специалиста
применять приобретенные знания, умения и навыки для
получения конкретного практического результата. Типичным
примером использования компетенций может служить выполнение
курсовой работы, в ходе чего студенту необходимо применить
самые разнообразные умения, причем не только математические.
Надо отметить, что в процессе выполнения таких практических
работ студент приобретает, кроме профессиональных,
также и общекультурные компетенции, не связанные непосредственно
с выбранной профессией. В примере с курсовой работой
такой общекультурной компетенцией является, в частности, умение
делать обзор литературы. Здесь хочется отметить, что общекультурные
компетенции приобретаются не отдельно от профессиональной
деятельности, а в ее ходе. Они играют роль «клея»,
объединяющего все приобретенные студентом компетенции в
единую модель специалиста. Это означает, что в ходе изучения
дисциплин, направленных на освоение студентом профессио5
Стр.5