華羅庚弟子-龔昇-名著《簡明微積分》推薦給所有微積分學習者

《簡明微積分》這本書,是華羅庚的弟子——

龔昇先生的一本名著。這本書最早的版本,於1965年,在中國科學技術大學近代物理系試驗班,作為教材試用。目前已經出到第四版,高等教育出版社。在amzon上,可以找到我對第四版的書評,署名是xxxxxxxx,還可以找到更多的書評

先說一下我接觸這本書的過程,這幾乎是一個巧合。

2010年我博士畢業,進入山東科技大學擔任教師,教自動化、電氣工程、應用物理等專業的一些電工基礎課程。比如《電路原理》這門課程,不同的系科也叫《電路基礎》、《電路分析》《電工學1》。

作為工科基礎課的教師,必須熟練掌握微積分、微分方程、線性代數、複變函數與積分變換的基礎知識。另外,根據師門遺風,師祖建議,基礎課教師的數學水平,應該不低於前蘇聯斯米爾諾夫的《高等數學教程》,這本書基本上包括、甚至超出了工科、物理的所有傳統高等數學知識

。而由於《教程》這本書早已絕版,所以我畢業後不得不尋找替代的讀物。我在畢業之前,已經讀過了前蘇聯菲赫金哥爾茨的《微積分學教程》,以及十幾部線性代數和矩陣,所有很自信“懂”微積分。

後來由於陰差陽錯的原因,在網上偶然看到龔昇先生本人的講座,用外微分講微積分的基本原理,我感覺醍醐灌頂,深受教育。並且立刻意識到,其實自己根本就是一知半解,微積分根本沒入門。更談不上能在我的課程裡運用微積分的思想和概念。龔昇先生本人的講座,現在網上仍然可以搜到。所有學微積分、但沒學過外微分的讀者,我都強烈建議去讀這部《簡明微積分》。我在圖書館先看過幾次,感覺實在有必要,就買了一本。為此我曾兩個晚上連續通宵。工科和物理的書,完全可以引人入勝,就看作者有沒有這個能力和水平。

著名數學家吳文俊先生為這本書寫了序,引幾句給各位看看。......通過Newton與Leibniz之手,.....認識到微分與積分是互逆的兩個概念,.....統一成微積分基本定理。......法國數學家H.J.Poincare指出了多重微積分應該有一個正負定向。......使多重積分在座標變換下原來有些拖泥帶水的變換公式,有了一個精煉的形式,並使Newton——Leibniz微積分基本定理到多變量的推廣,步入了坦途。(------注:就是Newton——Leibniz、格林、高斯、斯托克斯

四個公式可以寫成一個stokes公式。)H.J.Poincare關於體積元有定向這一發現,導致了外微分形式的出現。......定向是幾何拓撲中最有深刻意義的的偉大創造之一。......龔昇教授以其敏銳的目光指出了微積分的核心是單變量的Newton——Leibniz微積分基本定理以及多變量的Stokes公式,可謂切中要害,並使高等院校的初學者得以輕鬆地登堂入室。.....在汗牛充棟的微積分教程中,佔有特殊的位置。

下面是我的一些體會。

簡明》與通常的課本,比如同濟《高數》很不同

《簡明》在第5頁就開始了定積分,然後第18頁開始微分,前30頁就已經講完了微分中值定理和微積分基本定理。真是能讓初學者大開眼界,非一般的教學水平。稍後的泰勒展開、近似計算也很精彩。緊接著非常順暢地,介紹了工科根本不教的

微分方程解的存在性和唯一性定理(這是在求解微分方程之前必須考察的,只有有解,你才有可能去求;只有解唯一,你才能說你找到了那個解,或者去逼近那個解)。這個定理我在碩士的時候,用了兩個星期才看懂什麼意思。當時這個定理對我的學習影響很大,直接引導我進入了非線性系統理論的學習。

《簡明》後來很輕鬆地介紹了Jacobi矩陣,這個很重要,就是座標換元法的意思,基本上會在所有微積分的應用中明顯地或者隱含著地出現,比如初等概率論中求正態隨機變量的變換等等。

最最精彩的莫過於第七章,線、面積分與外微分形式,龔昇先生以完全初等水平的知識,輕鬆闡明瞭格林、高斯、斯托克斯公式形式上、思想上都是Newton——Leibniz微積分基本定理的推廣:他們統統是,函數在高維區域的積分與原函數在低維(高維的邊界)的積分這兩個東西的關係。

這一章,你還可以學到為什麼三維空間只能定義梯度、旋度、和散度。以及高水平的——一般在微分幾何中,比如在微分流形中——才出現的重要的H.J.Poincare引理及其逆

第九章,一致連續性、Darbou和,函數的可積性(就是你什麼時候才能算積分!!!)。

第十章也夠精彩。這一章你能學到審斂法的Dirichlet定理和Abel定理。對我影響很大的一個思想是,數列、、函數、級數、廣義積分完全可以看成是一回事。這使得我在學習實分析和泛函分析的時候,減少了很多思想上的、邏輯上的困難。

最後一章是傅里葉級數,雖然精彩,但是對工科和物理系,比如電氣電子要學習電磁場,感覺不夠,我想你應該去讀專門的偏微分方程或者數學物理。

《簡明》一書,主題分明,一氣呵成,讀此書宛如聽龔昇先生本人的講解。由於《簡明》大大地提高了我對數學的認識和好奇心,極大地影響了我的教學和工作,我願意將此書推薦給所有對高等數學有需求的讀者。

最後要說明一點,“學什麼”這件事,或許是你踐行“活到老學到老”這一準則的大問題,但是初學者根本沒有能力考慮自己該學什麼,或許只能陰差陽錯地“胡亂”做一個決定。不過,能知道自己學了什麼,這些東西到底什麼意思,是不是退而求其次的好態度呢?讀懂《簡明》,基本上,你已經做好了微積分入門的準備。隨著見識的積累、能力的增長,比如Rudin的《數學分析原理》(我曾用這本書教過工科碩士三次)等等國際名著,已經在向你招手了,而你可能走向更加了解自己、更加相信科學的道路。


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