本书是与刘春风、何亚丽、肖继先等主编的《高等数学》、《线性代数》、《概率论与数理统计》配套的基干Mathematica8.0的实验教材,章节安排与相应主教材内容协调一致。本书分6章,不但包括Mathematica软件介绍、高等数学实验、线性代数实验、概率论与数理统计实验等基本内容,还适当地增加了科学计算基础实验和部分应用案例,为学生进一步使用Mathematica解决问题奠定了基础。
本书以基本知识为背景,以数学问题为载体,以数学软件Mathematica为工具,将数学知识、数学建模与计算机应用三者有机结合起来,旨在培养学生应用数学知识解决实际问题的意识和能力。
本书可作为大学一、二年级开设的“大学数学实验”课程教材,可作为开设“数学建模”课程和培训的辅助教材,也可作为相关教师、工程技术人员用书和参考书。
数学教学在整个人才培养的过程中至关重要。从小学到中学,再到大学乃至更高层次的科学研究都离不开数学。如今,人们越来越重视数学知识的应用,对数学课程的教学提出了更高的要求。
“数学实验”是大学数学课程的重要组成部分,是与高等数学、线性代数、概率论与数理统计等课程同步开设的重要教学环节,它将数学知识、数学建模与计算机应用三者融为一体,通过“数学实验”使学生深入理解数学基本概念、基本理论和基本方法,熟悉常用的数学软件,培养学生运用所学知识建立数学模型,使用计算机解决实际问题的能力。特别是在实验课程中适当地嵌入了部分简单的数值计算的内容和程序,将经典的解析方法过渡到现代的数值方法,使数学中一些抽象的问题可以形象地展示出来,提高了学生的学习兴趣。通过使用数学软件,通过数学实验建模,促使学生从实际问题出发,认真分析研究,建立简单数学模型,然后借助先进的计算机技术,最终找出解决实际问题的一种或多种方案,提高了学生的数学思维能力,也为学生参加数学竞赛和数学建模打下了坚实的基础,同时为学生深造和参加工作打下一定的实践基础。
本书共6章,首先介绍数学软件Mathematica的基础知识和主要使用命令,使读者在最短时间内了解Mathematica,并能够使用Mathematica解决实际问题。然后以专题的形式介绍了Mathematica在高等数学、线性代数、概率论与数理统计中的应用。最后介绍了经典数值计算方法的内容和相关Mathematica程序,并给出了部分与专业结合的应用案例和仿真程序。
本书可以作为高等院校各专业的专科生、本科生学习数学软件Mathematica的教材,也可以作为工程技术人员的参考书,同时也可以作为数学实验课程的教材,或者作为在高等数学、线性代数、概率论与数理统计课程中加入数学实验内容的配套教材。
教材中使用的数学软件以Mathematica 8.0版本为准,书中的程序均在个人计算机中调试实现。由于水平有限,书中难免有不足之处,恳请各位读者多提宝贵意见,给予指正,以期不断完善。
本书主要由刘春凤、闫焱、杨爱民等组织编写,参与本书编写的还有屈静国、杨亚锋、张焕成、张秋娜等。同时在编写过程中得到了清华大学出版社的鼎力支持和帮助,特别是河北联合大学的刘保相、肖继先和何亚丽三位教授为本书的编写提出了很好的意见和建议,在此一并表示衷心感谢!
编者2013年3月
第1章 绪论
1.1 Mathematica软件简介
1.2 Mathematica入门
1.3 Mathematica的基本量
1.4 Mathematica的基本运算
第2章 高等数学实验
2.1 描绘函数图形
习题2.1
2.2 计算函数极限
习题2.2
2.3 计算一元函数导数与微分
习题2.3
2.4 多元函数的微分运算
习题2.4
2.5 中值定理与导数应用
第1章 绪论
1.1 Mathematica软件简介
1.2 Mathematica入门
1.3 Mathematica的基本量
1.4 Mathematica的基本运算
第2章 高等数学实验
2.1 描绘函数图形
习题2.1
2.2 计算函数极限
习题2.2
2.3 计算一元函数导数与微分
习题2.3
2.4 多元函数的微分运算
习题2.4
2.5 中值定理与导数应用
习题2.5
2.6 计算一元函数积分
习题2.6
2.7 计算多元函数积分
习题2.7
2.8 无穷级数运算
习题2.8
2.9 常微分方程求解
习题2.9
第3章 线性代数实验
第4章 概率论与数理统计实验
第5章 科学计算基础实验
第6章 应用案例与软件仿真
附录 Mathematica常用命令检索
参考文献