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向量的内积与长度-1

下一节:向量的内积与长度-2

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向量的内积与长度-1课程教案、知识点、字幕

大家好 今天我们来开始学习

多元微积分学的内容

多元微积分学这门课程

一共包括五章内容 这就是

多元函数的微分学

多元函数微分学的应用 重积分

曲线曲面积分和常微分方程

多元函数微积分学研究的

是多元函数的性质

在前面我们曾经学习过

一元函数微积分学的内容

实际上多元函数微积分学的

一些基本概念 方法

与一元函数微积分学中的

一些基本概念和方法 是有相通之处

我们在学习多元函数微积分学的内容时

既要注意多元函数与一元函数的联系

更要注意它们的区别

下面我们讲第一章内容

第一章 我们介绍多元函数微分学的内容

在这一章里面 我们主要介绍

多元函数的概念 多元函数的极限

多元函数的连续性

以及多元函数的偏导数 和全微分

为了介绍多元函数的概念

我们先来介绍一下

多元函数要作定义的点集的情况

我们把它叫 预备知识

首先 我们来看一下 向量的内积

我们先给出向量内积的定义

我们设a是个n维向量 它的分量是a1 a2到an

b是个n维向量 它的分量是b1 b2 到bn

那么 我们ak乘上bk

对k从1到n求和 就得到一个数值

我们就把这个数值

称为是向量a与向量b的内积

记作a与b的内积

也就是说 用a b中间加个逗号

两边取小括号来表示 两个向量的内积

性质一 我们称为向量内积的非负性

也就是说

一个n维向量a与它自身作内积应该是非负的

而且 a与a的内积如果等于零

等价于向量a是个零向量

这就是所谓向量内积的非负性

第二个性质 是关于向量内积的对称性

也就是说 a b是两个n维向量

那么a与b的内积与b与a的内积是相等的

第三个性质

是所谓内积运算的这种线性性质

也就是说假设a b c 是三个n维向量

αβ是实数

那么向量a与向量α乘上b

加上β乘上c作内积

就等于a与b内积的α倍

加上a与c内积的β倍

这是所谓向量内积的线性运算性质

最后一个性质 也就是第四个性质

是Cauchy-Schwarz不等式

也就是说

a向量与b向量内积的平方

应该小于等于 a与a的内积乘上b与b的内积

接下来

我们对这四个性质给出一个简短的证明

譬如说非负性 我们的证明就是这样子的

如果我记a就是 a1 b1 a1 a2 一直到an

那么 根据内积定义 我们就知道

a与a的内积就等于

ak的平方 k从1到n求和

这样 我们自然知道

它一定是非负数 大于等于零

而且如果这个和式等于零

意味着就是n个非负数加起来等于零

自然就是 这n个数同时为零

也就是说 如果a与a的内积等于零

它等价于a是一个零向量

所以非负性就得到证明了

接下来 第二个 对称性

如果我们在 a 它的分量是a1 a2 an的基础上

咱们再记 b 它的分量 就是b1 b2 bn

那么 对称性的证明

就是从内积定义出发 我们a与b的内积

就等于k从1到n 对ak乘上bk求和

我们重复使用交换律的

所以它就等于 k从1到n

对bk乘上ak求和

而根据内积定义

这就是b向量与a向量的内积

这样 内积的对称性也得到了证明

线性运算性质

就利用内积的定义

和数的加法与乘法的分配律

就容易得出线性运算性质

这个证明请同学们自己写出

接下来

我们给出Cauchy-Schwarz不等式的证明

这个不等式 它的证明

我们就利用前面给出的

内积运算的线性运算性质

以及内积的定义

我们看一下

怎么样来证明这个 Cauchy-Schwarz不等式

我现在假设a b是n维向量

然后λ是一个实数

那么根据内积的非负性 我们知道

a加上λ倍的b与它自己作内积

应该是大于等于零

利用内积的线性运算性质

这个内积我们可以写成 a与a作内积

再加上两倍的λ a与b作内积

再加上λ平方b与b作内积

这个表达式是关于λ的一个二次多项式

二次多项式 它的值是非负的

那么它的判别式 就应该小于等于零

而它的判别式是

四倍的a与b的内积的平方

减掉四倍的a与a的内积

再乘上b与b的内积

那这个判别式是小于等于零的

而这个不等式

就是我们要证的Cauchy-Schwarz不等式

我想利用内积的定义 我们就得到了

我们常用的 内积的四个性质

微积分——多元函数与重积分课程列表:

第一章 多元函数微分学

-第一节 多元连续函数

--向量的内积与长度-1

--向量的内积与长度-2

--R^n中的点列的收敛性

--内点、外点、边界点-1

--内点、外点、边界点-2

--开集、闭集、区域

--多元函数的有关概念

--二重极限的定义

--二重极限的例题

--二次极限的定义

--连续与一致连续的定义

--连续函数的性质-1

--连续函数的性质-2

--连续函数的性质-3

-第一章 多元函数微分学--第一节练习题

-第二节 多元函数的偏导数

--偏导数的概念

--偏导数的几何意义

--高阶偏导数的概念

--混和偏导数与求导顺序无关的条件

-第一章 多元函数微分学--第二节练习题

-第三节 多元函数的全微分

--全微分的概念

--可微的必要条件

--可微的充分条件

--可微的充要条件

--多元函数的原函数

-第一章 多元函数微分学--第三节练习题

-第四节 多元函数的微分法

--复合函数微分法之一

--复合函数微分法之二

--复合函数求导数(举例)

--隐函数存在定理

--隐函数求导法(举例)

--隐函数组求导法

-第一章 多元函数微分学--第四节练习题

-第五节 多元函数的方向导数与梯度向量

--方向导数的概念

--方向导数的计算

--梯度向量的概念与计算

-第一章 多元函数微分学--第五节练习题

-第六节 映射及其微分

--映射与连续映射的概念

--映射的导数、微分、雅克比矩阵

--复合映射的微分法

-第一章 多元函数微分学--第六节练习题

-第七节 多元函数的泰勒公式(以二元函数为例)

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式-2

--二元函数带有Lagrange型余项的泰勒公式

-第一章 多元函数微分学--第七节练习题

第二章 多元函数微分学应用

-第一节 多元函数微分学的几何应用

--空间曲线的切线与法平面(之一)

--空间曲线的切线与法平面(之二)

--空间曲线的切线与法平面问题举例

--曲面的切平面与法线(之一)

--曲面的切平面与法线(之二)

--曲面的切平面与法线(之三)

--曲面的切平面与法线问题举例

-第二章 多元函数微分学应用--第一节练习题

-第二节 多元函数的极值

--极值点的概念和必要条件

--极值点的判别法

--极值问题举例

-第二章 多元函数微分学应用--第二节练习题

-第三节 多元函数的条件极值

--二元函数条件极值问题的提法

--三元函数条件极值问题的提法(之一)

--三元函数条件极值问题的提法(之二)

--条件极值问题的直接解法

--条件极值问题的Lagrange解法

--条件极值问题举例

--多元函数在有界闭域上的最值

--最小二乘法

-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题

第三章重积分

-第一节 二重积分的概念和性质

--二重重积分引入

--二重积分定义

--二重积分性质

--关于二重积分性质的例题

-第二节 二重积分的计算

--二重积分的计算:直角坐标系(1)

--二重积分的计算:直角坐标系(2)

--二重积分的计算:直角坐标系(3)

-第三章重积分--第二节练习题

-第三节 极坐标系及一般坐标系

--极坐标系

--一般坐标系

--二重积分的一般坐标变换公式

--二重积分的计算:极坐标系

--二重积分的计算:极坐标系例题

--二重积分的计算:一般坐标系例题

-第三章重积分--第三节练习题

-第四节 三重积分

--三重积分的引入

--三重积分的定义

--三重积分的性质

--直角坐标系

--三重积分的计算:例题(1)

--三重积分的计算:例题(2)

--空间坐标变换

--空间柱坐标系

--空间柱坐标系例题(1)

--空间柱坐标系例题(2)

--球坐标系

--球坐标系例题

-第三章重积分--第四节 练习题

-第五节 第一类曲线积分

--第一类曲线积分的引入

--第一类曲线积分的定义

--第一类曲线积分的性质

--第一类曲线积分的计算公式

--第一类曲线积分的计算例题

-第三章重积分--第五节 练习题

-第六节 第一类曲面积分

--第一类曲面积分的引入

--第一类曲面积分的定义

--第一类曲面积分的性质

--第一类曲面积分的计算公式

--第一类曲面积分的计算例题(1)

--第一类曲面积分的计算例题(2)

-第三章重积分--第六节 练习题

-第七节 含参变量积分

--含参定积分的定义

--含参积分的连续性

--含参积分的导数

--含参积分的例题

-- 广义含参积分的一致收敛性

--广义含参积分的连续性和积分导数

-第三章重积分--第七节 练习题

第四章 向量分析

-第一节 第二类曲线积分

--第二类曲线积分的引入

--第二类曲线积分的定义

--第二类曲线积分的性质第二类曲线积分的性质

--第二类曲线积分的性质

-第四章 向量分析--第一节 练习题

-第二节 Green公式及其应用

--平面第二类曲线积分:Green公式

--平面第二类曲线积分的计算:利用Green 公式

-第四章 向量分析--第二节 练习题

-第三节 第二类曲面积分

--曲面的定向

--第二类曲面积分的引入

--第二类曲面积分的定义与性质

--第二类曲面积分的计算

-第四章 向量分析--第三节 练习题

-第四节 Gauss公式与Stokes公式

--Gauss公式

--第二类曲面积分的计算:Gauss公式

--Stokes公式及其应用

-第四章 向量分析--第四节 练习题

-第五节 无源场,保守场与调和场

--平面保守场

--势函数及其计算

--空间保守场

--常见的场

-第四章 向量分析--第五节 练习题

第五章 常微分方程

-第一节 微分方程的基本概念

--微分方程概念举例

--微分方程的基本概念

--一阶微分方程定解问题解的存在唯一性

-第二节 可求解的一阶微分方程(初等积分法)

--变量分离方程

--齐次型方程

--可化为齐次型方程的方程

--一阶线性微分方程的概念和解的性质

--一阶线性微分方程的解法

--Bernoulli方程

--可降阶方程(之一)

--可降阶方程(之二)

-第五章 常微分方程--第二节 练习题

-第三节 高阶线性微分方程解的结构

--线性微分方程解的性质

--函数组线性相关(无关)的概念

--函数组线性相关的必要条件

--线性微分方程解函数组线性相关的判别法

--线性微分方程解的结构

-第五章 常微分方程--第三节 练习题

-第四节 高阶线性常系数微分方程

--视频5--17 二阶线性齐次微分方程的特征法

--n阶线性齐次微分方程的特征法

-- 线性齐次微分方程的特征法举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之一)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法(之二)

--欧拉方程

--欧拉方程举例

-第五章 常微分方程--第四节 练习题

向量的内积与长度-1笔记与讨论

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