相信很多马上要步入大学阶段的同学都会对大学生活满怀向往,对美丽的校园环境、将要遇到的大学室友、以及丰富的课余活动都充满了期待,浑身都充满了自由愉快的气息~
但同学们要注意一点就是,咱们总归是来大学念书的,所以一定不要本末倒置,千万专注于课程的学习呀!
考虑到大家在学习时难免会遇到各种问题和困境,为了减轻大家在大学学业上的压力,TD精心为大家准备了「大学基础必修课扫盲直播」活动,帮助同学提前了解大学基础课程,给出专业的学习建议!
想到许多同学未能及时参与上周的对多变量微积分的扫盲直播,今天这篇文章就带大家浅浅了解一下多变量微积分这门课程,让同学们对这门课做到心中有数!
多变量微积分学科介绍
在这一部分老师用AP微积分课程与多变量微积分课程做对比,让同学们了解这两门课程的异同之处。
左边的Single Variable Calculus就是大家所学的AP微积分,涉及的都是单变量的,所以我们常把它叫做一元微积分或者单变量微积分。
右边的Multivarible Calculus就是大家在大学中所学的多变量微积分,涉及多个自变量,从右侧给出的公式上看,从x1,x2一直到xn都是自变量,经过函数运算之后,输出一个W的函数值。
多变量微积分和以前的AP微积分相比,涉及的函数更多且更复杂了,我们可以举例来详细看一下:
1、多变量微积分图像和计算难度更大
比如左图中的公式,输入一个x的值,经过平方的计算,输出唯一一个y的取值,一元微积分所对应的图像也是一个二维的平面图像。
多变量微积分涉及的函数更为复杂,以右图表达式为例,x和y作为两个自变量,z也就是由x和y所定义的函数,它所对应的图像从平面转变为空间。
从以上对比可看出,多变量微积分计算的难度变大,研究的图像会变得复杂,后期还会接触一些绘图软件。
2、多变量微积分应用于物体的运动场景
比如上图公式中,x、y、z都可以看做时间t的函数,输入一个t数值,会计算出三个坐标,也就是某一个点所处的位置,这样可以绘制出某物的运动场景。
所以多变量微积分计算会应用在研究某个物体的运动场景上面,像物理学专业应用的会比较多。
3、多变量微积分极限问题更加复杂
比如研究低纬度版的极限时,只需要注意左右两个方向的极限就够了,但在研究高纬度版本时,需要注意的方向就变得更多更复杂,比如右图中的某一点可以沿着各种方向(0,0)靠近,其函数值也会有不同的情况。
4、多变量微积分分析问题的角度没有脱离底层逻辑
大家最开始研究导数是研究切线斜率的问题,到多变量微积分阶段,研究的导数更复杂,比如上图中研究的是x不变y变化,或者y不变x变化,实际函数值会发生怎样的变化,也是可以从切线斜率角度去解释的。
并且,在大家研究积分的时候,最开始是从不规则图形面积引入的,在多变量微积分中,也可以用近似不规则图形来计算,只不过图形会进化到三维的版本,比之前学习的难度要更大。
多变量微积分的计算过程中用到的原理和技巧,以及知识基础都是AP微积分所学到的内容,只是在多变量微积分阶段做的计算更复杂,使用的维度变高,从平面延伸至空间中了,但是最核心的内容是没有变化的。
多变量微积分专业及学科推荐度
多变量微积分作为理工类专业课的基础,在大学第一年同学们基本都会接触到这门课,建议大家一定要学好这门课,之后在解决专业问题时,才能够熟练运用这一计算工具。
如果有学习理工科专业以及偏商科专业的同学,是一定会学到这门课程的,在这里为同学们举几个学校的例子来了解一下:
1、Berkeley Engineering多变量微积分课程
Berkeley的工程学院在列大纲的时候,要求大二学生必修多变量微积分,这门课有4个学分,线性代数和微分方程也是4个学分,从必修的学分上来看,这两门课程是很重要的。
2、康奈尔工程学院微积分核心课程
以康奈尔的工程学院为例,核心课程有Calculus for Engineers、Multivariable Calculus for Engineers等课程,并且康奈尔也是要求学生学习线性代数的,不同学校要求都差不太多,但都是等大家将这些打基础的课程学完后才能进行专业课的学习。
3、麻省理工学院微积分课程
麻省理工学院第一年对全体学生的要求也是需要学习微积分的,并且研究的会比较深入。
同学们在大学学习的内容和大家高中所接触到的知识有一定的关联,但区别还是会比较大的,所以理工科的同学是一定要做好心理准备。
多变量微积分教材推荐
1、多变量微积分教材—Calculus, James Stuart
James Stuart的这本书是大家用的比较多的一本,作者也有写过多变量微积分的版本,这本书对微积分到多变量微积分的知识的衔接会比较友好,如果同学有需要的话,可以来看一下。
2、多变量微积分教材—Thomas`Calculus
托马斯的这本书还有汉化版的,所以同学也可以去看汉化版的,但是更推荐大家用英文版的,这本书讲解的原理是很细致的,下图是这本书的目录大家可以了解一下:
大体来讲,多变量微积分难度是比较大的,要求大家有空间想象力,对于徒手计算的能力要求也比较高,学习多变量微积分要求大家理解公式,在理解的基础上去运用,学好这门课程对大家后面学习专业课帮助会很大!
好喽!以上是整理的直播精华内容啦!相信同学们对多变量微积分的课程已经心中有数了,希望大家能在大学里收获美丽GPA,有个愉快的大学生活!
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