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2009年,中国大学生数学竞赛(通称为“全国大学生数学竞赛 ”)开始举办。该比赛由中国数学会主办、国防科学技术大学承办。该比赛将推动高等学校数学课程的改革和建设,提高大学数学课程的教学水平,激励大学生学习数学的兴趣,发现和选拔数学创新人才。3 k! T5 B* N. a/ M) j f7 P) m5 g8 k
竞赛用书 该比赛指导用书为《大学生数学竞赛指导》,由国防科技大学大学数学竞赛指导组组织编写,已经由清华大学出版社出版。
0 G! I" D& M9 [) E7 c 竞赛大纲 中国大学生数学竞赛竞赛大纲 ' u3 b, n6 m) Z
6 C% H. Q, J5 M. U
(2009年首届全国大学生数学竞赛) % x k& R1 j- K3 Y& ^) x& E* V
8 u; T1 ]5 _9 D& d
为了进一步推动高等学校数学课程的改革和建设,提高大学数学课程的教学水平,激励大学生学习数学的兴趣,发现和选拔数学创新人才,更好地实现“中国大学生数学竞赛”的目标,特制订本大纲。 . L; u9 h! ^2 L- I! N" X
9 X/ z( J/ J0 a3 Q$ E9 u( Y 一、竞赛的性质和参赛对象
" ]/ _7 B, A0 V8 W " ]9 p$ `9 M) Y' ?- h" r. ?. q
“中国大学生数学竞赛”的目的是:激励大学生学习数学的兴趣,进一步推动高等学校数学课程的改革和建设,提高大学数学课程的教学水平,发现和选拔数学创新人才。 ' K- B' ]: q* O! }+ x
5 P% i" H& G6 P$ }" m6 l “中国大学生数学竞赛”的参赛对象为大学本科二年级及二年级以上的在校大学生。
# [ r g" U1 Q3 t1 l% S5 \# S7 q; B8 o / R6 c* F X* h/ e/ G6 I
二、竞赛的内容 8 F; T3 O- f8 }: q: b! w3 {0 m
4 W$ T3 ^0 `# k) d7 |% a' H& R# J “中国大学生数学竞赛”分为数学专业类竞赛题和非数学专业类竞赛题。
8 M+ w/ m4 d$ k3 M$ G9 T, h# }
- g" ?. g# V; s) A! n (一)中国大学生数学竞赛(数学专业类)竞赛内容为大学本科数学专业基础课的教学内容,即,数学分析占50%,高等代数占35%,解析几何占15%,具体内容如下: % V3 p' a5 C: g2 k0 V6 M% u% i
. P( ^( t+ }* z0 C Ⅰ、数学分析部分 3 r/ F/ v: n3 X' q9 v" h5 k: q5 `2 h
7 T! Y3 L- ~) M5 K
一、集合与函数 6 s" B0 R; f+ S9 e
& O$ m8 [' V# u) _% c
1. 实数集、有理数与无理数的稠密性,实数集的界与确界、确界存在性定理、闭区间套定理、聚点定理、有限覆盖定理. # i" {( ]/ @: M& V# u
" t( ] C& M- K
2. 上的距离、邻域、聚点、界点、边界、开集、闭集、有界(无界)集、上的闭矩形套定理、聚点定理、有限覆盖定理、基本点列,以及上述概念和定理在上的推广.
, P6 U1 I" X1 ` 3 t, y' `* L6 Y7 {# M
3. 函数、映射、变换概念及其几何意义,隐函数概念,反函数与逆变换,反函数存在性定理,初等函数以及与之相关的性质. 5 s, M& y5 @, ]8 Y+ V0 C! C) b9 p
- m% ^; ^# Q# D 二、极限与连续
. H/ [$ ^0 @; a6 l7 K, o" R+ j
" ], }) h3 F1 y8 K) g/ z 1. 数列极限、收敛数列的基本性质(极限唯一性、有界性、保号性、不等式性质).
9 f/ S" ?) O* p5 Z1 N ( Z$ a4 d6 b3 Q4 s8 J
2. 数列收敛的条件(Cauchy准则、迫敛性、单调有界原理、数列收敛与其子列收敛的关系),极限及其应用.
2 e5 y, B, S' y: ] 7 }+ T+ ^- \' [ G
3.一元函数极限的定义、函数极限的基本性质(唯一性、局部有界性、保号性、不等式性质、迫敛性),归结原则和Cauchy收敛准则,两个重要极限及其应用,计算一元函数极限的各种方法,无穷小量与无穷大量、阶的比较,记号O与o的意义,多元函数重极限与累次极限概念、基本性质,二元函数的二重极限与累次极限的关系. 9 |1 t" \5 B5 d2 L4 U
0 \& h# _6 v; S7 B/ c
4. 函数连续与间断、一致连续性、连续函数的局部性质(局部有界性、保号性),有界闭集上连续函数的性质(有界性、最大值最小值定理、介值定理、一致连续性).
! E8 @0 m, J6 k
& J8 } V6 T) C8 Z$ s% I, Y 三、一元函数微分学
6 P. ]9 C" `& `
3 ~0 a8 L2 H. @9 K: |. A 1.导数及其几何意义、可导与连续的关系、导数的各种计算方法,微分及其几何意义、可微与可导的关系、一阶微分形式不变性.
~/ ?' P* r q T0 ]
. @* M7 s& P* i1 A 2.微分学基本定理:Fermat定理,Rolle定理,Lagrange定理,Cauchy定理,Taylor公式(Peano余项与Lagrange余项). m* p1 L4 W4 \
! @& M* s7 K* C# T: g: S
3.一元微分学的应用:函数单调性的判别、极值、最大值和最小值、凸函数及其应用、曲线的凹凸性、拐点、渐近线、函数图象的讨论、洛必达(L'Hospital)法则、近似计算. : X% y. @; c9 \3 _1 F
# w4 T* ~1 [" D1 N( m& q: v 四、多元函数微分学 7 L( C* d+ ]/ |0 B. f$ P
1 `3 D* o) D, F V x8 ] 1. 偏导数、全微分及其几何意义,可微与偏导存在、连续之间的关系,复合函数的偏导数与全微分,一阶微分形式不变性,方向导数与梯度,高阶偏导数,混合偏导数与顺序无关性,二元函数中值定理与Taylor公式. 8 A6 B3 i3 G% I# T
# [+ k% @2 J J5 b r" D, A 2.隐函数存在定理、隐函数组存在定理、隐函数(组)求导方法、反函数组与坐标变换.
% ~. [: A2 q) H% B' Y# s: Q 3 p) n* Q5 I' m) E6 o# c5 K
3.几何应用(平面曲线的切线与法线、空间曲线的切线与法平面、曲面的切平面与法线). 8 ]* u) s1 ]* i+ z s
|8 V+ @$ w2 t" R
4.极值问题(必要条件与充分条件),条件极值与Lagrange乘数法. 8 t; G. h- N8 y1 i
4 v, J: m" L/ ]$ o
五、一元函数积分学 # G5 n! \( g% m9 F8 U: q; X4 N( ]
@% w) M* G5 x8 x! H8 e5 r5 k 1. 原函数与不定积分、不定积分的基本计算方法(直接积分法、换元法、分部积分法)、有理函数积分:型,型. ; b9 |) K) q; m8 P+ ?" z
& j. c4 V7 s& z" |6 ] 2. 定积分及其几何意义、可积条件(必要条件、充要条件:)、可积函数类. . K* @2 j+ r6 ~% ?( M" h; t" ?
3 J( G" A" Q/ J: _1 d$ C 3. 定积分的性质(关于区间可加性、不等式性质、绝对可积性、定积分第一中值定理)、变上限积分函数、微积分基本定理、N-L公式及定积分计算、定积分第二中值定理.
: |3 l K9 h- A, J/ W! z, B) G
4 l8 z8 y( i- ~0 _- e 4.无限区间上的广义积分、Canchy收敛准则、绝对收敛与条件收敛、非负时的收敛性判别法(比较原则、柯西判别法)、Abel判别法、Dirichlet判别法、无界函数广义积分概念及其收敛性判别法. " K/ ]9 y; c$ ~9 A
, \5 O' V$ M; \+ X/ u4 C
5. 微元法、几何应用(平面图形面积、已知截面面积函数的体积、曲线弧长与弧微分、旋转体体积),其他应用. ( ^% e# e& _# \/ \
% j' Z. n% i- j2 B" A# T) w
六、多元函数积分学 ' H2 ` C. b3 \0 T/ X
6 c& `5 G$ W2 \+ z
1.二重积分及其几何意义、二重积分的计算(化为累次积分、极坐标变换、一般坐标变换).
" S/ \1 P, O" k2 _9 I: @# |9 P 8 w! N9 q& F. A* m- r. D- Y0 z
2.三重积分、三重积分计算(化为累次积分、柱坐标、球坐标变换). . O; l1 t/ S; w2 F+ [1 m" e
2 O( W9 J9 O2 j! T3 v 3.重积分的应用(体积、曲面面积、重心、转动惯量等). % z* |1 L+ W! \. ^% g3 ^
1 z1 k7 y2 G5 z; m 4.含参量正常积分及其连续性、可微性、可积性,运算顺序的可交换性.含参量广义积分的一致收敛性及其判别法,含参量广义积分的连续性、可微性、可积性,运算顺序的可交换性.
( t5 S2 K2 o4 k7 N) h, G/ B8 P: D
$ R; n6 H: O: B2 z6 s' y 5.第一型曲线积分、曲面积分的概念、基本性质、计算.
6 a/ P( I+ x$ I/ N2 z$ a
$ |9 ]3 F V1 k- t' g 6.第二型曲线积分概念、性质、计算;Green公式,平面曲线积分与路径无关的条件. : @: S' z5 x. W& r( F6 G
+ N; D5 `* _1 I2 }& R: z N" I2 D& o0 k
7.曲面的侧、第二型曲面积分的概念、性质、计算,奥高公式、Stoke公式,两类线积分、两类面积分之间的关系.
0 T* Y) x" S0 @, s3 \0 ?9 _1 H
2 Y7 c" |; a u& f8 Z 七、无穷级数
7 d& ?9 E! X) D! {4 ^5 H6 g! F, D % ]" t Q) e! L Z, I G
1. 数项级数
' R' G' P% e+ N5 V* w% {8 b+ E
- i7 n8 l, k* g/ t# _8 k 级数及其敛散性,级数的和,Cauchy准则,收敛的必要条件,收敛级数基本性质;正项级数收敛的充分必要条件,比较原则、比式判别法、根式判别法以及它们的极限形式;交错级数的Leibniz判别法;一般项级数的绝对收敛、条件收敛性、Abel判别法、Dirichlet判别法. * H% |7 _+ D0 ] ~. Y) V4 t0 ?
$ I* I- s: p1 ~5 _3 D A" Q
2. 函数项级数
) b. t4 j; F& u9 K1 P3 L6 U , R9 Y- Q$ D4 I( N8 z2 f* l
函数列与函数项级数的一致收敛性、Cauchy准则、一致收敛性判别法(M-判别法、Abel判别法、Dirichlet判别法)、一致收敛函数列、函数项级数的性质及其应用.
# v0 c3 J7 f! t' u$ {3 K $ I) o, q, ~8 U h ^
3.幂级数
: O' ]) x# A1 \& F
$ q' R+ c3 }6 B6 G" f3 B. L& @1 O 幂级数概念、Abel定理、收敛半径与区间,幂级数的一致收敛性,幂级数的逐项可积性、可微性及其应用,幂级数各项系数与其和函数的关系、函数的幂级数展开、Taylor级数、Maclaurin级数.
/ h" p9 v# A: U% Y5 N' a
; ^9 W) x6 F4 y# @& F0 @9 q: ] 4.Fourier级数 0 ]/ M. f' d) ?0 a$ J
. m5 q. @4 n; x! L# z 三角级数、三角函数系的正交性、2及2周期函数的Fourier级数展开、 Beseel不等式、Riemanm-Lebesgue定理、按段光滑函数的Fourier级数的收敛性定理. % {- c- R* m* }: F& ^4 o: K
# v U4 O- Y* i+ l1 B3 N# { Ⅱ、高等代数部分 3 B( e, g6 K- W! t( `
& h# e; b' o* t! \$ k; q
一、 多项式 , }; ^' c/ o8 l! M
1 M1 N" a% O0 j( A: ~0 X$ |
1. 数域与一元多项式的概念 ; V0 n% J: w' S3 S0 v. O e
$ x- p0 }. y: G9 C5 A 2. 多项式整除、带余除法、最大公因式、辗转相除法 6 R. b: p$ t8 j; ^ I3 v8 T
1 q( _) z; C+ Y) V) [; T5 X9 l8 A 3. 互素、不可约多项式、重因式与重根. $ I* h& @. j* J- m, V$ ?/ o
7 n4 t& p7 Z# V; f$ \2 }+ F
4. 多项式函数、余数定理、多项式的根及性质.
" N% q- O# J T1 [
3 ]3 f$ S5 f5 ]6 _) N" ] 5. 代数基本定理、复系数与实系数多项式的因式分解.
; K ?- I# N. M N \ : J4 e. S% v( j: Y7 H
6. 本原多项式、Gauss引理、有理系数多项式的因式分解、Eisenstein判别法、有理数域上多项式的有理根. % T/ m2 N5 v7 a; V! k, \0 u# d5 a+ E
. B* m1 C) f4 V$ @1 k v- n& e 7. 多元多项式及对称多项式、韦达(Vieta)定理.
9 t5 n) f6 H2 @6 W+ O. h5 p ) P: n! a6 A& j- W3 E
二、 行列式 & S' @) H* ~, c' u7 j
4 M& N# N. K: C9 L- a 1. n级行列式的定义.
; }' C% |* D* P9 x ) p3 [0 ]. [8 I
2. n级行列式的性质.
" p7 o, K( j' L 4 A7 ` o! M% E3 }7 N/ ^: v
3. 行列式的计算. 8 s6 w( S" b' k; T
! u1 Y# m3 |+ m/ R( @, e) f 4. 行列式按一行(列)展开.
, `+ s3 R5 W+ I' G* @9 u
5 e4 s! v- n, q 5. 拉普拉斯(Laplace)展开定理. 9 A" ~- w! y* N4 M4 R$ t
! r. F* w, w# L8 X 6. 克拉默(Cramer)法则.
; `) F% p# `3 g2 R* u4 O) C & C9 _9 d) S" i6 L% }2 f
三、 线性方程组 4 e9 D, A# t& P: G* T4 V
& Z/ X1 y1 q2 C
1. 高斯(Gauss)消元法、线性方程组的初等变换、线性方程组的一般解. ; b1 J$ f. u F! t! g$ {
2 m' k' I) E: ]2 ~( q 2. n维向量的运算与向量组.
- T1 e0 X' `5 A2 d3 |" s# }
8 \ b& m. X7 f, s' n6 \# [4 R 3. 向量的线性组合、线性相关与线性无关、两个向量组的等价.
, j; F4 N, ?0 _8 L6 E$ d* O
% i( s* n* C2 z( U 4. 向量组的极大无关组、向量组的秩. # I- {% R5 N1 A3 C% u, _
( y& d0 `) {+ s3 A0 B, I. {+ j
5. 矩阵的行秩、列秩、秩、矩阵的秩与其子式的关系. 9 s' p" V; e+ B3 E# a+ W1 @
5 L! H2 o0 o; j! j% U U 6. 线性方程组有解判别定理、线性方程组解的结构. & C; [" z6 q" L. o4 r$ P' L7 x
5 x0 y9 B9 x4 z$ {
7. 齐次线性方程组的基础解系、解空间及其维数 W) R8 C# I2 ~! |) {+ B2 E
# M9 ?) ?# d# m 四、 矩阵
$ L3 q# K- W6 I4 x
: Z: o! K- Z+ u* v 1. 矩阵的概念、矩阵的运算(加法、数乘、乘法、转置等运算)及其运算律. % R4 }. s; j" q" J$ ~
- J) J4 r3 b5 @) s, r% D
2. 矩阵乘积的行列式、矩阵乘积的秩与其因子的秩的关系. # j( b- s3 E2 w- w' S& P) x W
& I! z# h( U1 _8 v' D 3. 矩阵的逆、伴随矩阵、矩阵可逆的条件.
0 ~/ W2 h, \# O
: p5 Y3 U. Q+ ], d3 k5 U0 ` 4. 分块矩阵及其运算与性质. 1 y. G3 M5 b4 J: T( y
8 h2 Y3 s$ q2 |- b
5. 初等矩阵、初等变换、矩阵的等价标准形.
7 J3 \5 b$ n( A% r* e, z6 r8 P }* g1 l& ^4 O1 J0 t
6. 分块初等矩阵、分块初等变换.
8 J6 E; ^# a$ H3 b+ f* N 1 m g1 `# ^. L" t% I% w
五、 双线性函数与二次型 " }; e# k7 b5 \* [3 r
4 y$ S" P. O* g* N9 a" O 1. 双线性函数、对偶空间 - f9 M8 k9 D. C% L/ J8 M
! j; S: d2 o& _' w2 u 2. 二次型及其矩阵表示.
4 J2 _. d6 ]' [7 R* @2 k* O 5 P3 E; F0 q; V
3. 二次型的标准形、化二次型为标准形的配方法、初等变换法、正交变换法. 5 h% K9 v0 `& ?" ~0 c
" ]: b& [' t( C3 l
4. 复数域和实数域上二次型的规范形的唯一性、惯性定理. * j1 f& ?* U9 j/ Y5 J
% e; o$ o7 X X! m1 N1 a K
5. 正定、半正定、负定二次型及正定、半正定矩阵 2 ^2 e! Y2 z6 E4 w
& X3 f1 A4 g: V
六、 线性空间 / H6 A8 A0 p6 B( N9 H
& c% n% X0 C1 g' y& K% t: S 1. 线性空间的定义与简单性质. 8 T% N% E6 Q8 }. _4 W9 {( U; v
& o) D) U' u# z; [9 H( q3 O
2. 维数,基与坐标. g0 e! f) [: k, m0 o# j/ d( N' @
b" _8 `5 C5 Z+ y5 h+ q* z 3. 基变换与坐标变换. $ s$ d- h3 x% s8 J3 ?
8 d8 l: A$ j. t 4. 线性子空间. ; v u# R3 |% j' U9 m( j
* E' W. N: N Z8 O 5. 子空间的交与和、维数公式、子空间的直和.
: ~$ T1 P" R+ v' ]) U5 W 7 d, b9 y W! Y8 n4 O) }; ^: |
七、 线性变换
# g! U& v$ ~- _: [5 {- [
) {4 o$ W" T! _/ K; }- y3 I- ]5 e; b 1. 线性变换的定义、线性变换的运算、线性变换的矩阵.
9 Z2 k: L4 p2 G* k . n' t5 n+ W& e* c) M
2. 特征值与特征向量、可对角化的线性变换.
. J$ B# `- H& ~ y+ L2 q 3 u0 N$ O# B0 |0 W! R1 f6 {9 x
3. 相似矩阵、相似不变量、哈密尔顿-凯莱定理.
E/ v4 x5 W, p* D3 Z9 | $ m" }5 V X1 b% ^/ v
4. 线性变换的值域与核、不变子空间. - Z( l0 d3 l& b9 g2 k3 L) W- _
, d0 _7 q& P( j$ j 八、若当标准形
+ X- i* Z5 {7 {0 H
8 N# _* o: l* J9 B9 D 1.矩阵. ' H r9 p( S7 N- w9 l+ z+ ~) u: ^
( `2 l; H2 X+ I {: S$ T0 u N1 R 2. 行列式因子、不变因子、初等因子、矩阵相似的条件. # Y$ {9 _' `4 E: r
* b6 t9 L9 U! x- g 3. 若当标准形. % U+ V2 I7 D2 k. m% |% r/ \! b2 w
4 D7 | w3 e B( [3 l" M' n8 n
九、 欧氏空间
7 I7 t( y; A& E: l" |
6 Z; ?0 D/ _. ^2 M+ J, o( g+ F 1. 内积和欧氏空间、向量的长度、夹角与正交、度量矩阵. ' D7 \4 @' D) |1 H4 D& o
/ r+ A ?9 Y1 {( w* Z5 u
2. 标准正交基、正交矩阵、施密特(Schmidt)正交化方法.
# i) \, P0 b0 }& ]. `9 E2 ~ ( k) P+ ^8 X3 @8 V+ t4 B) R# s0 q
3. 欧氏空间的同构. 8 O1 u6 P/ D$ d* r. O2 H
4 m8 N: D C1 T
4. 正交变换、子空间的正交补.
* H' W' a4 Z' l8 M& Q0 p1 K+ Z
* r4 m8 ?2 ?$ O 5. 对称变换、实对称矩阵的标准形.
# [! C- R+ W# \. L
- w3 F4 A' q' e; i; c) b8 M1 ] 6. 主轴定理、用正交变换化实二次型或实对称矩阵为标准形. 8 u7 l# p1 Y8 P' C5 O8 M5 W
I, { P2 s1 u! _% Q; @5 U 7. 酉空间. 4 R' @' R& @1 P# g p
/ _/ }2 [3 ^0 m$ [! G
Ⅲ、解析几何部分 , f& j, f1 f4 ?. a ]' c5 }1 \
& J7 h2 f1 [; f9 N3 X0 u( C/ H
一、向量与坐标 0 b+ e9 t; O- h: v
3 w/ o) b7 g1 X5 t. I; A 1. 向量的定义、表示、向量的线性运算、向量的分解、几何运算.
4 v5 U6 X/ `! B0 u" `& s
* m8 d, Q! ~" X d; I1 M" c 2. 坐标系的概念、向量与点的坐标及向量的代数运算. $ h9 N7 m$ |5 m% F' r# H+ h
6 e x! y X+ W' @+ p7 _9 Y 3. 向量在轴上的射影及其性质、方向余弦、向量的夹角.
* R1 p( b Z/ @' `
" O- L( x% B& d 4. 向量的数量积、向量积和混合积的定义、几何意义、运算性质、计算方法及应用.
+ }* i- [7 p. @/ C! |' x
( i2 ~4 B& p% G P" m }6 E' o9 d 5. 应用向量求解一些几何、三角问题. # H& } s& B- O# n3 ?+ x; ?
; @! C q; i' k0 `4 Z 二、轨迹与方程 $ r' L s# C" x1 Y( w8 P
! S% d2 J0 N, b
1.曲面方程的定义:普通方程、参数方程(向量式与坐标式之间的互化)及其关系. . \, _% x. `) ^7 g' R1 b& V* ^
7 H; F& q( k, A+ k% J: ~9 D' L
2.空间曲线方程的普通形式和参数方程形式及其关系. 0 I+ e' r1 s+ k2 v
! O. H0 X1 i2 W: }
3.建立空间曲面和曲线方程的一般方法、应用向量建立简单曲面、曲线的方程.
, r: c# @1 n) T6 F8 L _; F" C4 { 2 ?6 I3 k2 I; ~8 R u3 `8 P [
4.球面的标准方程和一般方程、母线平行于坐标轴的柱面方程. , m( O/ D9 z) Z1 f4 w, c
2 |1 o5 B( L* z7 D 三、平面与空间直线
9 E0 z1 q8 t/ h. J% A5 v5 J; ^4 q) N6 J5 l
& N7 c- S4 c( Z" F; H# T/ e s 1.平面方程、直线方程的各种形式,方程中各有关字母的意义. , M% x6 t9 @/ r, E& O, e2 {3 X
! D9 U2 P/ H- E0 e! J
2.从决定平面和直线的几何条件出发,选用适当方法建立平面、直线方程. . x$ \! p& C9 ~
8 e$ E) a& ]+ ?( e& w- L: F& T
3.根据平面和直线的方程,判定平面与平面、直线与直线、平面与直线间的位置关系.
5 ]/ t6 y8 I0 `" a8 Q, x
. N) ]6 n* c6 B+ b- E& y% q- z$ e4 Y$ R8 p 4. 根据平面和直线的方程及点的坐标判定有关点、平面、直线之间的位置关系、计算他们之间的距离与交角等;求两异面直线的公垂线方程. . f2 s0 E+ O# u; _( W A' l$ |
3 w, W5 y9 y, r `- ?3 | 四、二次曲面 * v. a2 c$ R& o. g$ o K1 t. {$ |
* X0 X b5 q* `; y 1.柱面、锥面、旋转曲面的定义,求柱面、锥面、旋转曲面的方程.
2 s+ f, K2 {# w ~; _2 W* t: a
) n) B/ b! Z4 ^3 k' g* ]/ z4 H 2.椭球面、双曲面与抛物面的标准方程和主要性质,根据不同条件建立二次曲面的标准方程.
+ F" j$ c, }* e8 t9 |6 w) z8 Y" S
: G/ r, ]# K3 \; K% Z 3.单叶双曲面、双曲抛物面的直纹性及求单叶双曲面、双曲抛物面的直母线的方法.
9 r7 m* {$ [7 G. R) ~- y : Y; d8 V7 `- F; _
4.根据给定直线族求出它表示的直纹面方程,求动直线和动曲线的轨迹问题. 7 N/ v' Q! M0 N! h4 C% ~) W9 f, y
: e7 B4 w8 d2 }7 w3 u; S
五、二次曲线的一般理论
. e- r$ L1 |- z0 v
5 y8 x, e2 v9 ~4 |) ] 1.二次曲线的渐进方向、中心、渐近线.
Q$ Q* J7 f. S# E8 c 6 y3 Y2 w6 v) X- |% h; I. A3 X
2.二次曲线的切线、二次曲线的正常点与奇异点. % l; k0 D D$ ~. ^) A& N) g
# F. d) _4 I) D# C6 z
3.二次曲线的直径、共轭方向与共轭直径.
: T( S& t7 |: [; m- _ Q( |
: I1 {- s; b7 @& I9 F, i' _ | 4.二次曲线的主轴、主方向,特征方程、特征根.
O3 q6 r ^4 {7 R
; G/ U, ~3 m4 } 5.化简二次曲线方程并画出曲线在坐标系的位置草图. & f/ v; t" C `( K5 j. ?1 ~
; D1 [- f0 ~8 @: r" m
(二)中国大学生数学竞赛(非数学专业类)竞赛内容为大学本科理工科专业高等数学课程的教学内容,具体内容如下:
8 ^# J7 i" e2 u8 g
5 ~+ S& c8 ^, X0 n; i+ B 一、函数、极限、连续
% J( `4 w2 t5 f: Y. D' ]7 } 6 v7 z7 _0 E# Q' e" W9 V1 c
1. 函数的概念及表示法、简单应用问题的函数关系的建立.
9 V. ]& C6 e+ v% b. ] $ t: w. T6 R6 [$ I8 k& {
2. 函数的性质:有界性、单调性、周期性和奇偶性.
% J4 B0 P3 p5 A o8 _. G2 a& Y
2 O$ \8 \3 p+ A! N2 D9 [ 3. 复合函数、反函数、分段函数和隐函数、基本初等函数的性质及其图形、初等函数. , c3 e* n& J% _5 N/ o* f
; D, h; L7 t' @# }) d% s. ^ 4. 数列极限与函数极限的定义及其性质、函数的左极限与右极限.
( B. ~6 f1 b( d( P
+ q" m2 T* L( ]7 Z; N 5. 无穷小和无穷大的概念及其关系、无穷小的性质及无穷小的比较. 4 A4 V7 ~5 \: \3 W5 b, Z+ g. C! p
9 z; x6 L; j6 C5 B5 X+ M7 A
6. 极限的四则运算、极限存在的单调有界准则和夹逼准则、两个重要极限. 4 a; a6 ^7 G* p# l; M; Z7 U2 x0 f
& }* @" c; s2 m$ b, `3 f! K1 K
7. 函数的连续性(含左连续与右连续)、函数间断点的类型. 1 y! W4 L4 R0 v. S" _5 ?
9 r! r) Q2 D8 _ 8. 连续函数的性质和初等函数的连续性.
* b1 a9 H' g# n1 d
; n3 r1 i" c! d; O2 S$ ] 9. 闭区间上连续函数的性质(有界性、最大值和最小值定理、介值定理).
; c7 F3 V M( G6 I% b! M* m
) d. u; y2 U/ n7 k3 G6 {* Q 二、一元函数微分学
) v% _1 z8 k' J, n
$ \; N. j5 B4 V, Z6 N8 ` 1. 导数和微分的概念、导数的几何意义和物理意义、函数的可导性与连续性之间的关系、平面曲线的切线和法线. 7 v9 I3 b9 b4 D* P0 ]2 i
& I6 g5 }) M5 F1 P9 S( a# S 2. 基本初等函数的导数、导数和微分的四则运算、一阶微分形式的不变性. . Z' P1 x( U; Y% Z0 \
# M4 u! F) E$ w- j8 `+ c 3. 复合函数、反函数、隐函数以及参数方程所确定的函数的微分法. % [5 T e' M" `9 G/ `, H f
k/ f6 ?# d! _: V6 g 4. 高阶导数的概念、分段函数的二阶导数、某些简单函数的n阶导数.
) b" G) C( ?, k4 C+ A , K, y) I* U0 E/ Y+ ^) P8 \
5. 微分中值定理,包括罗尔定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理和泰勒定理.
- o% Z. e6 \2 N' ]- X/ U % T- n3 R. G0 j k
6. 洛必达(L’Hospital)法则与求未定式极限. - ]' V$ W; `6 w" c
5 c7 W' l. t- R7 |9 O5 G! } 7. 函数的极值、函数单调性、函数图形的凹凸性、拐点及渐近线(水平、铅直和斜渐近线)、函数图形的描绘. " d8 U0 @0 B' o; o
- e. J! _0 u$ g3 B: F& X5 H9 p0 S4 Y
8. 函数最大值和最小值及其简单应用.
! ]; d7 m# \/ o2 y2 Z+ T' M8 a/ h * f- `. Z8 ] \% I7 I3 n- o0 G
9. 弧微分、曲率、曲率半径. % C! v' l/ Q) T( i% N
& a7 U& f7 Y v/ t- t) ^ 三、一元函数积分学 / N" y$ G7 {* D8 r% g
7 V( `& R/ [5 Z5 q 1. 原函数和不定积分的概念. , G5 V5 D0 f3 \" ?
, {6 p: [9 _# t2 L! S7 b* v5 V/ v 2. 不定积分的基本性质、基本积分公式. ( ?6 N% x/ h1 k! O( O) J# [
/ P/ |& L6 h, P" a6 o! t {, T9 I
3. 定积分的概念和基本性质、定积分中值定理、变上限定积分确定的函数及其导数、牛顿-莱布尼茨(Newton-Leibniz)公式.
2 }5 a# b1 W" I% p
' h' q) e+ m4 r* V0 D 4. 不定积分和定积分的换元积分法与分部积分法.
+ P, ]5 Y( b. R $ y$ \% g3 D; Q( K9 p
5. 有理函数、三角函数的有理式和简单无理函数的积分. 4 m* d2 n3 ^; D$ n2 k! G
9 ~ p0 }$ |) C: |% D
6. 广义积分. ; C6 }5 _; Z. U5 U# T9 b% x
" [+ N9 V# j& A) p4 a+ b" A0 B
7. 定积分的应用:平面图形的面积、平面曲线的弧长、旋转体的体积及侧面积、平行截面面积为已知的立体体积、功、引力、压力及函数的平均值. 3 Z8 ~; N% [, T( p, @3 x- L3 R- f" C! r
8 {) ~' M1 ?( z* f0 P( P 四.常微分方程 % t9 |, j. F/ F5 ]7 H6 Z
1 A5 r! M- g/ H0 |- Y R6 e 1. 常微分方程的基本概念:微分方程及其解、阶、通解、初始条件和特解等.
- Y9 p, f z5 T2 {3 F I! g/ W
% V2 G& o( c* p. } 2. 变量可分离的微分方程、齐次微分方程、一阶线性微分方程、伯努利(Bernoulli)方程、全微分方程. ; s0 s x- x" X ?+ V' _( A; i
* L' L1 ], [, |! A& `6 k/ t5 K 3. 可用简单的变量代换求解的某些微分方程、可降阶的高阶微分方程: . p0 J# h5 Y1 f% W! G
1 P% |- l" X) `1 A% S* C
4. 线性微分方程解的性质及解的结构定理.
& N6 T( E+ y. P& K8 y9 _6 Z
( z/ T" L6 n9 b$ X/ M* Z9 s 5. 二阶常系数齐次线性微分方程、高于二阶的某些常系数齐次线性微分方程. + P1 |2 t' M8 D3 ~8 o- q) H6 p$ D
( Z8 {1 {1 g" `0 c 6. 简单的二阶常系数非齐次线性微分方程:自由项为多项式、指数函数、正弦函数、余弦函数,以及它们的和与积
9 \- R$ i& b! B7 O# O ; I# Y C, q! K0 d' `1 I5 T
7. 欧拉(Euler)方程. 6 D' d0 ^* ?- Z2 I5 d1 t
v0 i: k$ B& ~ 8. 微分方程的简单应用 9 Z! E5 j# I( \+ a1 J2 m! x
6 q4 M1 F. k9 ~1 a/ @; Z, p0 y
五、向量代数和空间解析几何
. j' k% s* `" S0 b+ P! n
: K7 h. o7 _. [- o3 h! }0 S 1. 向量的概念、向量的线性运算、向量的数量积和向量积、向量的混合积. ! T, X v2 a; L
5 F* m' H4 a/ G
2. 两向量垂直、平行的条件、两向量的夹角.
; W1 X" L- d& h, R5 y3 H h
- l8 R; x( b4 B8 }% C* O3 Z5 m 3. 向量的坐标表达式及其运算、单位向量、方向数与方向余弦. 8 [8 [: Q: t: K* |. G# Z' o
8 v: t; X6 l3 T 4. 曲面方程和空间曲线方程的概念、平面方程、直线方程. ; X: _0 r+ e( c5 ^
9 r8 L+ s) t9 y1 p 5. 平面与平面、平面与直线、直线与直线的夹角以及平行、垂直的条件、点到平面和点到直线的距离. 8 {) i X3 [2 N2 R
]* S8 O* N% a- K9 p7 O5 n
6. 球面、母线平行于坐标轴的柱面、旋转轴为坐标轴的旋转曲面的方程、常用的二次曲面方程及其图形. 3 [3 ^6 ~% j$ I6 ~7 ^
4 Y7 k' b4 S7 K* F0 X3 I
7. 空间曲线的参数方程和一般方程、空间曲线在坐标面上的投影曲线方程.
- R, G6 I2 C$ }
" M+ e" @! A8 e' r 六、多元函数微分学
% ?. @, v% M* c/ v 2 f7 R8 U+ |( ?6 ]9 s/ i) U
1. 多元函数的概念、二元函数的几何意义. ' t8 `* e0 n4 U
y1 z5 t" U$ ^ 2. 二元函数的极限和连续的概念、有界闭区域上多元连续函数的性质. ; K7 C! e6 h+ V- G, e# e* I
* d% |- g9 {# p. t! ~ \& b
3. 多元函数偏导数和全微分、全微分存在的必要条件和充分条件.
7 q x' [' g# ^% Y" A! W& Z
+ P* n8 A- X# y6 ?: ?. b) w& [ 4. 多元复合函数、隐函数的求导法. , a& `" V; S8 c2 y D
& E9 Y) C8 s$ }5 c+ R3 I
5. 二阶偏导数、方向导数和梯度. ' ?/ d. a5 k# s. l$ G
, X5 e0 \6 H: m1 ^" h
6. 空间曲线的切线和法平面、曲面的切平面和法线.
# G+ f" ^/ }1 Q3 ?
; ]3 _/ V" d* [$ e4 w- d' M; Z 7. 二元函数的二阶泰勒公式. ' g6 n- f2 D0 n5 v1 j% b: N5 }# Y
, P+ f: Y8 N0 [: p+ X, U P6 Y 8. 多元函数极值和条件极值、拉格朗日乘数法、多元函数的最大值、最小值及其简单应用. [/ @1 c( r. G. j) l) }! F7 O0 \9 C
% S2 P6 z% k3 e a1 m7 D3 \6 `
七、多元函数积分学
5 J2 H. P$ l' D" V " Z' Z2 |( \0 T! _" c
1. 二重积分和三重积分的概念及性质、二重积分的计算(直角坐标、极坐标)、三重积分的计算(直角坐标、柱面坐标、球面坐标). + e1 M5 m; w. V. P, X2 ]5 \7 K( n
5 R- t( Z+ U: n; g+ b% _# O 2. 两类曲线积分的概念、性质及计算、两类曲线积分的关系.
. I! R) a: _, g$ B, L# [7 k
/ v3 l) l; k0 w A9 d 3. 格林(Green)公式、平面曲线积分与路径无关的条件、已知二元函数全微分求原函数. , f3 |* L5 {' b/ L& Z* R( \8 s( \9 E! ~+ ^
+ j: C8 B# k3 }/ W* a$ {. X
4. 两类曲面积分的概念、性质及计算、两类曲面积分的关系. / s1 h( Y( ~; }! z" F: U+ p/ U& |$ S9 ~
9 h- b- E# U1 T5 P- @3 a
5. 高斯(Gauss)公式、斯托克斯(Stokes)公式、散度和旋度的概念及计算.
2 W; r5 F3 }7 N# V8 v3 M% |0 t / j( h# [. i, m @% h. D
6. 重积分、曲线积分和曲面积分的应用(平面图形的面积、立体图形的体积、曲面面积、弧长、质量、质心、转动惯量、引力、功及流量等) * i i3 Z; a) m; k& G! P/ s
: W }( w" x0 }& \, m 八、无穷级数
V; O* R3 z( I1 R4 W 5 y3 u7 L0 _$ T3 F
1. 常数项级数的收敛与发散、收敛级数的和、级数的基本性质与收敛的必要条件. - y' V" c R! c4 j4 X) n% c
6 p- p$ n$ M, }8 j" t4 n$ y: u' D
2. 几何级数与p级数及其收敛性、正项级数收敛性的判别法、交错级数与莱布尼茨(Leibniz)判别法.
6 G s. L3 L8 S0 H; L j
|! o! ~8 D! H% { T/ W 3. 任意项级数的绝对收敛与条件收敛. % h' x% n& `* |, t! z
/ t* I0 o4 q3 j% C* M2 s( d/ {8 \ 4. 函数项级数的收敛域与和函数的概念.
" S6 X0 N5 ]( _ 0 R6 t; W& v9 ~# Q/ o, `
5. 幂级数及其收敛半径、收敛区间(指开区间)、收敛域与和函数. * J* z* ^" j& G# J4 f
$ ` h& ^" M1 j6 {9 b4 W
6. 幂级数在其收敛区间内的基本性质(和函数的连续性、逐项求导和逐项积分)、简单幂级数的和函数的求法. / m! W4 n( T3 q- C
+ V- B+ {4 `/ O! } R
7. 初等函数的幂级数展开式. , m1 t6 H" ^8 v
% d1 [* T3 k6 o& f7 Y
8. 函数的傅里叶(Fourier)系数与傅里叶级数、狄利克雷(Dirichlei)定理、函数在[-l,l]上的傅里叶级数、函数在[0,l]上的正弦级数和余弦级数。
# G4 U X1 \; l% C- b8 m
Q+ \7 o/ U( m; L" O- M/ b; z8 } 大家加油啊!拿这个奖很容易的!7 R2 w! d3 H) P( h
zan