多年來(lái),高等數(shù)學(xué)一直是南開(kāi)大學(xué)非數(shù)學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生必修的校級(jí)公共基礎(chǔ)課。由于各個(gè)學(xué)科門(mén)類(lèi)的情況差異較大,該課程又形成了包含多個(gè)層次多個(gè)類(lèi)別的體系結(jié)構(gòu)。層次不同,類(lèi)別不同,教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求有所不同,課程內(nèi)容的深度與寬度也有所不同,自然所使用的教材也應(yīng)有所不同。
教材建設(shè)是課程建設(shè)的一個(gè)重要方面,屬于基礎(chǔ)性建設(shè)。時(shí)代在前進(jìn),教材也應(yīng)適時(shí)更新而不能一勞永逸。因此,教材建設(shè)是一項(xiàng)持續(xù)的不可能有“句號(hào)”的工作。20世紀(jì)80年代以來(lái),南開(kāi)大學(xué)的老師們就陸續(xù)編寫(xiě)出版了面向物理類(lèi)、生物化學(xué)類(lèi)、經(jīng)濟(jì)管理類(lèi)和人文社科類(lèi)等多種高等數(shù)學(xué)教材。這些教材為當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)教學(xué)作出了重要貢獻(xiàn),也為公共數(shù)學(xué)教材建設(shè)奠定了基礎(chǔ),積累了經(jīng)驗(yàn)。
21世紀(jì)是一個(gè)嶄新的世紀(jì)。隨著新世紀(jì)的到來(lái),人們似乎對(duì)數(shù)學(xué)也有了一個(gè)嶄新的認(rèn)識(shí):數(shù)學(xué)不僅是工具,一種素養(yǎng),一種能力,一種文化。大學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備更高的數(shù)學(xué)素養(yǎng)已經(jīng)成為一種共識(shí)。已故數(shù)學(xué)大師陳省身先生在其晚年為將中國(guó)建設(shè)成為數(shù)學(xué)大國(guó)乃至最終成為數(shù)學(xué)強(qiáng)國(guó)而殫精竭慮。他尤其對(duì)大學(xué)生們寄予厚望。他不僅關(guān)心著數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,也以他那博大胸懷關(guān)心著非數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的莘莘學(xué)子。2004年他揮毫為天津市大學(xué)生數(shù)學(xué)競(jìng)賽題字,并與獲獎(jiǎng)學(xué)生合影留念。這不僅是老一輩數(shù)學(xué)家對(duì)大學(xué)生們的激勵(lì)與鞭策,也是老一輩數(shù)學(xué)家對(duì)教師們的激勵(lì)與鞭策。另一方面,近年來(lái)一大批與數(shù)學(xué)交叉的新興學(xué)科如金融數(shù)學(xué)、生物數(shù)學(xué)等不斷涌現(xiàn)。這也對(duì)我們的數(shù)學(xué)教育和數(shù)學(xué)教學(xué)提出了許多新要求。而作為課程基礎(chǔ)建設(shè)的教材建設(shè)自當(dāng)及時(shí)跟進(jìn)。現(xiàn)在呈現(xiàn)在讀者面前的便是新世紀(jì)南開(kāi)大學(xué)公共數(shù)學(xué)系列教材之一——經(jīng)濟(jì)應(yīng)用數(shù)學(xué)教程。
本書(shū)是南開(kāi)大學(xué)經(jīng)濟(jì)類(lèi)各專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生必修課“經(jīng)濟(jì)應(yīng)用數(shù)學(xué)”課程的教材,主要內(nèi)容包括微分方程、優(yōu)化和隨機(jī)過(guò)程初步三個(gè)部分。其中,微分方程部分以常微分方程為主,介紹了常微分方程基本概念、一階常微分方程的初等解法、高階微分方程和線性微分方程組的解法,以及差分方程與偏微分方程概述。優(yōu)化部分重點(diǎn)介紹了線性規(guī)劃方法(主要有單純形法、對(duì)偶理論和靈敏度分析等),還介紹了非線性規(guī)劃、多目標(biāo)規(guī)劃及動(dòng)態(tài)規(guī)劃。隨機(jī)過(guò)程初步部分介紹了隨機(jī)過(guò)程的分布與數(shù)字特征、均方微積分、馬爾可夫鏈和平穩(wěn)過(guò)程等內(nèi)容。
第一部分 微分方程
第1章 基本概念
1.1 微分方程概述
1.2 常微分方程的基本概念
1.2.1 常微分方程的一般表達(dá)形式
1.2.2 常微分方程的解
1.3習(xí)題
第2章 一階常微分方程的初等解法
2.1 分離變量法
2.1.1 變量可分離方程
2.1.2 可化為變量分離方程的方程
2.2 一階線性常微分方程的解法
2.3 恰當(dāng)方程與積分因子
2.3.1 恰當(dāng)方程
2.3.2 恰當(dāng)方程的判別定理
2.3.3 積分因子
2.4 一階隱方程的解法
2.4.1 可以解出y(或x)的方程
2.4.2 不顯含y(或x)的方程
2.5 一階微分方程的解的存在定理
2.6 習(xí)題
第3章 高階微分方程
3.1 線性微分方程的一般理論
3.1.1 引言
3.1.2 齊次線性方程的解的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)
3.1.3 非齊次線性方程與常數(shù)變易法
3.2 常系數(shù)線性方程的解法
3.2.1 復(fù)值函數(shù)與復(fù)值解
3.2.2 常系數(shù)齊次線性方程的解法
3.2.3 歐拉方程。
3.2.4 常系數(shù)非齊次線性方程的解法
3.3 習(xí)題
第4章 線性微分方程組
4.1 線性微分方程組的一般理論
4.1.1 向量函數(shù)和矩陣函數(shù)
4.1.2 線性方程組解的存在唯一性
4.1.3 齊次線性方程組的通解結(jié)構(gòu)
4.1.4 非齊次線性方程組的通解結(jié)構(gòu)
4.2 常系數(shù)線性微分方程組
4.2.1 矩陣指數(shù)的定義和性質(zhì)
4.2.2 基解矩陣的計(jì)算
4.3 習(xí)題
第5章 差分方程
5.1 差分與差分方程
5.1.1 差分的概念
5.1.2 差分方程的概念
5.2 一階常系數(shù)線性差分方程
5.2.1 一階常系數(shù)齊次線性差分方程的通解
5.2.2 一階常系數(shù)非齊次線性差分方程的通解
5.3 二階常系數(shù)線性差分方程
5.3.1 二階常系數(shù)齊次線性差分方程的通解
5.3.2 二階常系數(shù)非齊次線性差分方程的通解
5.4 習(xí)題
第6章 偏微分方程簡(jiǎn)介
6.1 一階偏微分方程初步
6.1.1 基本概念
6.1.2 一階常微分方程組的首次積分
6.1.3 一階齊次線性偏微分方程的解法
6.1.4 一階擬線性非齊偏微分方程的解法
6.2 二階偏微分方程初步
6.2.1 二階線性偏微分方程的分類(lèi)與標(biāo)準(zhǔn)型
6.2.2 熱傳導(dǎo)方程、波動(dòng)方程、位勢(shì)方程的定解問(wèn)題
6.3 習(xí)題
第二部分 最優(yōu)化方法
第1章 線性規(guī)劃與單純形法
1.1 線性規(guī)劃問(wèn)題及其數(shù)學(xué)模型
1.1.1 問(wèn)題的提出
1.1.2 線性規(guī)劃問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)形式
1.1.3 線性規(guī)劃問(wèn)題解的概念
1.2 線性規(guī)劃問(wèn)題的幾何意義
1.2.1 兩個(gè)變量線性規(guī)劃問(wèn)題的圖解法
1.2.2 基本概念
1.2.3 基本定理
1.3 單純形法
1.3.1 引例
1.3.2 初始基可行解的確定
1.3.3 最優(yōu)檢驗(yàn)與解的判定定理
1.3.4 換基迭代
1.3.5 單純形表
1.4 單純形法的進(jìn)一步討論
1.4.1 人工變量
1.4.2 退化與循環(huán)
1.5習(xí)題
第2章 對(duì)偶理論與靈敏度分析
2.1 對(duì)偶問(wèn)題的提出
2.2 對(duì)偶理論
2.2.1 對(duì)偶問(wèn)題的表示
2.2.2 對(duì)偶問(wèn)題的基本性質(zhì)
2.3 對(duì)偶問(wèn)題的經(jīng)濟(jì)解釋——影子價(jià)格
2.4 對(duì)偶單純形法
2.5 靈敏度分析
2.5.1 資源數(shù)量bi變化的分析
2.5.2 目標(biāo)函數(shù)中ci變化的分析
2.5.3 技術(shù)系數(shù)aij變化的分析
2.5.4 增加一個(gè)新變量的分析
2.5.5 增加一個(gè)新約束條件的分析
2.6習(xí)題
第3章 非線性規(guī)劃
3.1 基本知識(shí)
3.1.1 非線性規(guī)劃問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型
3.1.2 凸規(guī)劃
3.1.3 最優(yōu)性條件
3.1.4 非線性規(guī)劃方法概述
3.2 無(wú)約束非線性規(guī)劃問(wèn)題的解法
3.2.1 最速下降法
3.2.2 共軛梯度法
3.2.3 模矢搜索法
3.3 約束非線性規(guī)劃問(wèn)題的解法
3.3.1 可行方向法
3.3.2 增廣目標(biāo)函數(shù)法
3.4 習(xí)題
第4章 多目標(biāo)規(guī)劃
4.1 基本知識(shí)
4.1.1 多目標(biāo)規(guī)劃問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型
4.1.2 有效解、弱有效解與最優(yōu)解
4.2 評(píng)價(jià)函數(shù)法
4.2.1 線性加權(quán)和法
4.2.2 理想點(diǎn)法
4.2.3 乘除法
4.2.4 功效函數(shù)法
4.3 分層求解法
4.4 逐步寬容約束法
4.5 妥協(xié)約束法
4.6 習(xí)題
第5章 動(dòng)態(tài)規(guī)劃
5.1 動(dòng)態(tài)規(guī)劃簡(jiǎn)介
5.1.1 引例
5.1.2 動(dòng)態(tài)規(guī)劃的概念
5.2 動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題的基本解法
5.3 習(xí)題
第三部分 隨機(jī)過(guò)程初步
第1章 隨機(jī)過(guò)程的基本知識(shí)
1.1 隨機(jī)過(guò)程的概念
1.2 隨機(jī)過(guò)程的分布與數(shù)字特征
1.2.1 隨機(jī)過(guò)程的分布函數(shù)族
1.2.2 隨機(jī)過(guò)程的數(shù)字特征
1.2.3 隨機(jī)過(guò)程的分類(lèi)
1.3 習(xí)題
第2章 均方微積分
2.1 隨機(jī)變量序列的均方極限
2.2 隨機(jī)過(guò)程的均方連續(xù)性
2.3 隨機(jī)過(guò)程的均方導(dǎo)數(shù)
2.4 隨機(jī)過(guò)程的均方積分
2.5 正態(tài)過(guò)程的均方微積分
2.6 隨機(jī)微分方程
2.7 習(xí)題
第3章 馬爾可夫鏈
3.1 馬爾可夫鏈
3.2 切普曼一柯?tīng)柲缏宸蚍匠?
3.2.1 切普曼一柯?tīng)柲缏宸蚍匠?
3.2.2 初始概率分布及絕對(duì)概率分布
3.2.3 有限維概率分布
3.3 馬爾可夫鏈的遍歷性
3.4 習(xí)題
第4章 平穩(wěn)過(guò)程
4.1 嚴(yán)平穩(wěn)過(guò)程及其數(shù)字特征
4.2 寬平穩(wěn)過(guò)程
4.3 相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)
4.4 習(xí)題
第四部分 習(xí)題參考答案
第一部分 微分方程習(xí)題答案
第二部分 最優(yōu)化方法習(xí)題答案
第三部分 隨機(jī)過(guò)程初步習(xí)題答案