应用数学分析
应用数学分析
2万+ 人选课
更新日期:2026/03/20
开课时间2026/03/10 - 2026/06/30
课程周期16 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

   数学强国家强!本课程由欧洲科学院院士、长江特聘教授王东明教授,俄罗斯自然科学院外籍院士、月宫一号总设计师刘红教授,国家杰青获得者王惠文教授、韩德仁教授,北京市教学名师杨小远教授、熊庆旭教授以及北航数学学院优秀教师组成的强大教师阵容联袂讲授。本门课程涵盖基础数学、应用数学、微分方程等内容,是信息时代工科学生必修的数学课程!

  本门课程一共15个模块。基础数学部分有拓扑、微分几何、勒贝格积分,这些内容是同学们学习现代数学的基础。应用数学涵盖了在工程领域常用的数学方法,包括数值优化、从泰勒公式到多项式的自适应逼近、人工智能、大数据处理、傅里叶变换和小波变换。微分方程包含微分方程基本理论与应用、微分方程数值解、月供一号中的若干数学问题、火箭发射中的若干数学问题。该课程体系庞大,内容丰富,同学们可以自由选择感兴趣模块的学习。通过此门课程的系统学习,培养学生科学研究的意识,全面提高同学们应用数学分析、解决问题的能力,迎接未来科学研究的挑战!

课程大纲

第一模块\t微积分发展史

1.1-数学家牛顿

1.2-数学家莱布尼茨

1.3-数学家伯努利家族

1.4-数学家欧拉

1.5-数学家拉格朗日

1.6-数学家柯西

1.7-数学家黎曼

1.8-数学家魏尔斯特拉斯

1.9-数学家康托尔

1.10-群星闪耀的伟大数学家

第一模块\t微积分发展史

第二模块 微积分的符号计算与自动推理初步

2.1-符号计算与分析(1)

2.2-符号计算与分析(2)

2.3-自动推理概述

2.4-自动定理证明方法

第二模块 微积分的符号计算与自动推理初步

第三模块\t拓扑学与应用初步

3.1-什么是拓扑

3.2-拓扑与微积分

3.3-闭曲面的分类

3.4-拓扑里常用的思想

3.5-拓扑应用

第三模块 拓扑学与应用初步

第四模块\t微分几何与应用

4.1-预备知识

4.2-曲线

4.3-曲面

4.4-曲面的第一基本形式

4.5-曲面的的二基本形式

4.6-法曲率

4.7-主曲率和高斯曲率

4.8-自然标架运动方程

4.9-曲面论基本定理

4.10-正交活动标架

4.11-外微分运算

4.12-等距变换

4.13-特殊曲面

4.14-平行移动

4.15-测地线

4.16-Gauss-Bonnet定理

第四模块 微分几何与应用

第五模块\t从黎曼积分到勒贝格积分

5.1-勒贝格积分的研究背景

5.2-勒贝格积分的思想简介

5.3-勒贝格外测度

5.4-可测集与测度

5.5-可测函数

5.6-可测函数列的收敛

5.7-勒贝格积分的概念

5.8-勒贝格积分的极限定理及应用

5.9-单调函数与有界变差函数

5.10-绝对连续函数与微积分基本定理

第五模块 从黎曼积分到勒贝格积分

第六模块\t向量函数微积分学

6.1-向量函数的定义

6.2-向量与矩阵范数定义与性质

6.3-向量函数的极限

6.4-向量函数连续与一致连续

6.5-向量函数导数与微分的定义

6.6-向量函数导数计算公式

6.7-向量函数导数计算例题

6.8-向量函数的中值定理

6.9-开普勒三大定律证明

第六模块 向量函数微积分学

第七模块\t从泰勒公式到多项式的自适应逼近

7.1-泰勒公式在科学计算中的应用

7.2-拉格朗日插值逼近(1)

7.3-拉格朗日插值逼近(2)

7.4-牛顿插值

7.5-等距节点的牛顿插值

7.6-分段函数的应用:三次样条逼近(1)

7.7-分段函数的应用:三次样条逼近(2)

7.8-分段函数的应用:三次样条逼近(3)

7.9-分段函数的应用:B样条与应用

第七模块 从泰勒公式到多项式的自适应逼近

第八模块\t常微分方程

8.1-可降阶的二阶微分方程

8.2-二阶常系数线性微分方程

8.3-一阶常微分方程解的存在与唯一性问题

8.4-常微分方程解组的首次积分法

8.5-常微分方程定性理论基础知识

8.6-常微分方程自治系统的解基本性质

8.7-平面曲线系统的稳定性

8.8-平面曲线稳定系统应用实例

第八模块 常微分方程

第九模块\t常微分方程数值解法几个基本问题

9.1- 欧拉方法与数值实验

9.2-常微分方程数值解法的几个问题:收敛与数值稳定

9.3-龙格库塔方法

9.4-龙格库塔方法数值实验

第九模块 常微分方程数值解法几个基本问题

第十模块\t数值优化初步

10.1-最优化基本概念介绍

10.2-凸优化的基本概念

10.3-最优性条件

10.4-范数的概念和性质

10.5-一元优化的基本方法

10.6-牛顿迭代方法

10.7-无约束优化

10.8-指派问题模型及应用

10.9-数据拟合方法

10.10-稀疏优化

第十模块 数值优化初步

第十一模块\t月宫一号中的若干数学问题

11.1-生物再生生命保障系统“月宫一号”的设计原理与构建方法

11.2-生物再生生命保障系统中光藻反应器单元的数学建模

11.3-生物再生生命保障系统中植物栽培单元的数学建模

11.4-生物再生生命保障系统中植物种子萌发过程的数学建模

11.5-基于生物再生生命保障系统数学模型的计算机仿真实验

第十一模块 月宫一号中的若干数学问题

第十二模块\t自然界信号的处理:从傅里叶变换到小波变换与应用

12.1-傅里叶级数

12.2-傅里叶变换

12.3-系统频率响应

12.4-离散傅里叶变换

12.5-快速傅里叶变换

12.6--快速傅里叶变换应用

12.7-小波变换:信号的多分辨分析(1)

12.8-小波变换:信号的多分辨分析(2)

12.9-小波变换应用(1)

12.10-小波变换应用(2)

第十二模块\t自然界信号的处理:从傅里叶变换到小波变换与应用

第十三模块\t海量数据简约分析的基本思路

13.1--海量数据简约分析的基本思路

第十三模块 海量数据简约分析的基本思路

第十四模块\t火箭发射中若干数学问题

引言

14.1- 航天飞行器运动的理论基础

14.2- 航天飞行的任务分析

14.3 -火箭的发射问题

14.4-人造卫星及飞船的飞行

第十五模块\t用Maple学习微积分

15.1 Maple的基础操作

15.2 用Maple学习微分

15.3 用Maple学习积分

15.4 用Maple学习有趣的数学

第十五模块 用Maple学习微积分

致谢

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