College Algebra

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isbn号码:9780395380970
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  • Equations
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具体描述

Book Description The Fourth Edition of College Algebra helps students see the dynamic link between concepts and applications. The authors' hallmark approach, the Aufmann Interactive Method, encourages students to interact with math by presenting an annotated example, then guiding students with a Try Exercise, and finally presenting a worked-out solution for immediate reinforcement of the concept.An Instructor's Annotated Edition, unlike any other offered for this course, features reduced student text pages with special instructor resources in the margins: teaching tips, extra examples, ideas for reinforcing concepts, discussion suggestions, highlighted vocabulary and symbols, challenge problems, quizzes, suggested assignments, and references to transparencies that may be found both in the Instructor's Resource Manual and on the web site.Side-by-Side Solutions to examples pair an algebraic solution and a graphical representation to accommodate different learning styles.Integrated web resources include selected Take Note boxes (identified by a special web icon) which direct students to an interactive example or a downloadable file on the web site.Exploring Concepts with Technology, a special end-of-chapter feature, expands on ideas introduced in the text by using technology to investigate extended mathematical applications or topics.Projects at the end of each exercise set are designed to encourage students (or groups of students) to research and write about mathematics and its applications. Additional Projects are included in the Instructor's Resource Manual and on the book's web site.Take Note and Math Matters (formerly called Point of Interest) margin notes alert students about interesting aspects of math history, applications, and points that require special attention. --This text refers to an out of print or unavailable edition of this title.

《数学的基石:解析几何与微积分入门》 本书旨在为对数学世界充满好奇的读者提供一条探索严谨逻辑与抽象思维的路径。我们抛开那些已在《College Algebra》等课程中被细致打磨过的基础代数概念,直接将目光投向数学的两大核心分支:解析几何与微积分。这两门学科不仅是高等数学的基石,更是理解物理世界、工程技术乃至经济模型运作的不可或缺的工具。 第一部分:解析几何——空间的语言与图形的本质 解析几何,顾名思义,是将代数与几何巧妙地融合在一起,用数字和方程来描述和分析图形,反之亦然。在这一部分,我们将从最基本的笛卡尔坐标系出发,深入理解点、线、圆、圆锥曲线等基本图形的代数表示。 点的世界与距离的测量: 我们将从二维平面上的点开始,学习如何用有序数对 $(x, y)$ 来精确地定位它们。接着,我们将引入距离公式,它基于勾股定理,让我们能够计算任意两点之间的直线距离。理解了距离,我们就为进一步的几何分析奠定了基础。 直线的优雅: 直线是解析几何中最简单的图形之一,但它的重要性不容小觑。我们将学习直线的不同方程形式:斜截式 $y = mx + b$ 让我们直观地理解斜率 $m$ 和 $y$ 轴截距 $b$ 对直线位置和倾斜度的影响;点斜式 $y - y_1 = m(x - x_1)$ 则让我们能够从一个点和斜率出发构造直线方程;一般式 $Ax + By + C = 0$ 则提供了更为通用的描述方式。我们会探讨直线的平行与垂直条件,理解它们与斜率之间的深刻联系。此外,我们还将学习如何求解两条直线交点的坐标,这在许多几何问题中是关键的一步。 圆的完美曲线: 圆是另一个具有独特对称性的重要图形。我们将推导圆的标准方程 $(x-h)^2 + (y-k)^2 = r^2$,其中 $(h, k)$ 是圆心坐标, $r$ 是半径。通过理解这个方程,我们可以轻松地确定圆的圆心和半径,反之亦然。我们还将探讨圆与直线相交、相切的情况,以及如何利用代数方法来求解这些问题。 非凡的圆锥曲线: 抛物线、椭圆和双曲线,这三者统称为圆锥曲线,它们在自然界和科学技术中无处不在。 抛物线: 我们将学习抛物线的基本方程,例如 $y = ax^2 + bx + c$ 或 $x = ay^2 + by + c$。理解它们的开口方向、顶点、焦点和准线,并将这些性质与它们在卫星天线、桥梁设计甚至运动轨迹中的应用联系起来。 椭圆: 椭圆的方程形式为 $frac{(x-h)^2}{a^2} + frac{(y-k)^2}{b^2} = 1$(或 $a$ 和 $b$ 交换位置)。我们将分析椭圆的中心、长半轴、短半轴、焦点和顶点,并探讨其在行星轨道、建筑拱门等方面的应用。 双曲线: 双曲线的方程形式为 $frac{(x-h)^2}{a^2} - frac{(y-k)^2}{b^2} = 1$ 或 $frac{(y-k)^2}{a^2} - frac{(x-h)^2}{b^2} = 1$。我们将研究双曲线的中心、顶点、焦点以及渐近线,理解渐近线是如何“约束”双曲线的形状的。双曲线在导航系统、超音速飞机轨迹等方面有着重要的应用。 三维空间的初步探索: 我们会将解析几何的思想拓展到三维空间,引入三维笛卡尔坐标系 $(x, y, z)$。虽然我们的重点不会像三维几何那样深入,但我们将简要介绍三维空间中点的表示、距离计算,以及平面和直线在三维空间中的基本方程形式,为后续更复杂的几何和微积分打下基础。 第二部分:微积分入门——变化与极限的艺术 微积分是现代科学的语言,它关注的是事物的变化率和累积效应。本书将带领读者进入微积分的核心概念——极限、导数和积分,理解它们如何描述瞬时变化和面积累积。 极限:无限逼近的真理: 极限是微积分的灵魂。我们将学习如何理解一个函数在某一点的极限,即使函数在该点没有定义。我们会探讨极限的直观意义——函数值“趋近”于某个值,以及严格的 $epsilon-delta$ 定义,让读者体会数学的严谨之处。我们将学习极限的基本性质和运算法则,并利用它们来计算各种形式的极限,包括当自变量趋向无穷时的极限。理解极限是理解导数和积分的关键。 导数:瞬时变化率的度量: 导数是微积分中最强大的工具之一,它告诉我们函数在某一点的变化有多快。我们将从平均变化率的概念出发,通过取极限的方法,推导出导数的定义:$f'(x) = lim_{h o 0} frac{f(x+h) - f(x)}{h}$。我们将学习如何计算基本函数的导数,包括多项式函数、指数函数、对数函数和三角函数。更重要的是,我们将深入理解导数的几何意义——它代表了函数图像在某一点的切线斜率,以及它的物理意义——它代表了瞬时速度、加速度等变化率。 导数的应用:探索函数的行为: 导数不仅仅是计算工具,更是分析函数性质的利器。 单调性与极值: 我们将学习如何利用导数的符号来判断函数的增减性(单调性)。当导数为零或不存在的点,我们称之为临界点。通过分析临界点附近导数的符号变化,我们可以找到函数的局部极大值和局部极小值,这在优化问题中至关重要,例如寻找最大利润、最小成本等。 图像的形状:凹凸性与拐点: 我们将引入二阶导数,并利用它的符号来判断函数的凹凸性。当二阶导数为零或不存在的点,且函数凹凸性发生改变时,我们称之为拐点。这能帮助我们更精确地描绘函数的图像。 方程的根的逼近(牛顿法初步): 虽然我们不会深入讲解牛顿法的迭代过程,但我们会理解利用切线来逼近方程根的思路,这展示了导数在数值计算中的强大力量。 积分:累积与面积的计算: 积分是微积分的另一半,它处理的是累积效应和面积的计算。我们将从定积分的概念出发,将其理解为函数图像与x轴之间围成的面积(在特定条件下)。我们将学习积分的基本性质和运算法则。 牛顿-莱布尼茨公式:微积分的基本定理: 这是微积分中最核心、最深刻的定理之一。它揭示了微分和积分之间深刻而简洁的对偶关系。牛顿-莱布尼茨公式表明,一个函数的定积分等于它的一个原函数在积分上限与积分下限处的差。这将大大简化积分的计算,并将我们从繁琐的求和逼近过程中解放出来。 不定积分与原函数: 我们将学习如何求解不定积分,也就是找到一个函数的原函数。理解原函数与导数之间的逆运算关系。 积分的应用: 面积计算: 定积分最直观的应用就是计算曲线下的面积,包括不规则图形的面积。 体积计算(初步): 我们将简要介绍如何利用积分的思想来计算旋转体等简单几何体的体积。 物理量累积: 积分还可以用来计算位移(由速度积分得到)、功(由力在距离上积分得到)等物理量。 本书的设计理念是循序渐进,注重概念的理解和方法的掌握,而非 rote memorization。我们将通过大量的实例和练习,帮助读者建立起对解析几何和微积分的直观感受和深刻理解。我们相信,掌握了这两门学科的精髓,将为读者打开通往更广阔数学世界的大门,并为他们在科学、技术、工程和金融等领域的学习与发展奠定坚实的基础。本书内容不包含任何《College Algebra》中已详细讲解的集合论、函数基础(如一次函数、二次函数、指数函数、对数函数、三角函数的图像和性质的详细绘制与推导)、方程和不等式求解(如线性方程组、二次方程、高次方程、指数方程、对数方程、不等式的求解方法)、复数、矩阵、行列式等内容。我们的目标是直接从几何的视觉语言和变化的动态规律出发,引领读者领略数学的独特魅力。

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用户评价

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我对这本书的章节结构感到非常赞赏,它不是那种机械地堆砌知识点的集合,而是一套精心设计的学习路径图。最让我惊喜的是它对“函数”这个核心概念的处理,从集合论的基础概念到线性函数、二次函数,再到更复杂的有理函数和幂函数,每一步都建立在前一个知识点的坚实基础之上。它完美地平衡了理论的深度和习题的可操作性。比如,在讲解多项式的根与系数关系时,它不仅给出了韦达定理的标准形式,还特意设置了一组需要逆向思维的“侦探式”习题,要求读者根据已知的一些根的属性来推断系数的范围,这种设置极大地锻炼了读者的批判性思维和逻辑推理能力,远超出了普通代数书的范畴。再来说说习题的难度分布,简直是教科书级别的黄金比例。开头的概念验证题,只需要你准确套用刚刚学到的定义就能解决,建立信心;中间的综合应用题,开始要求你结合前几章的内容进行多步运算和建模,真正考验对知识的整合能力;而每章末尾的挑战题,有些题目甚至需要跳出课本的框架,结合一些微积分的初步思想去探究极限附近的趋势,虽然不要求掌握微积分,但这种引导式的启发,无疑为有志于深入学习数学的读者铺平了道路。我感觉自己不是在做作业,而是在参加一场由专业数学家精心设计的智力冒险。

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阅读体验上,我必须提到这本书在“可读性”方面所做的巨大努力,这在理工科教材中是相当罕见的。作者的叙事风格非常具有亲和力,仿佛你不是在和一个冷冰冰的数学理论对话,而是有一位非常耐心的导师在旁边为你一一讲解。例如,在介绍“复数”这一概念时,作者没有急于引入笛卡尔坐标系,而是先从“负数的平方根”这个历史性的难题切入,引出了复数存在的必要性,这种“提出问题—探究需求—解决问题”的叙事链条,自然而然地将读者的注意力牢牢锁定。书中还穿插了许多数学史的小花絮,比如关于伽罗瓦理论早期发展的争议,或者卡尔丹如何“发现”复数的故事。这些“花边新闻”虽然不直接影响代数运算,但它们极大地丰富了学习的上下文,让你感受到数学不是真空中的产物,而是人类智慧在特定历史背景下不断碰撞、探索的结果。正是这些人文色彩的点缀,使得漫长的代数学习过程变得不再枯燥乏味,真正达到了“寓教于乐”的最高境界。每次读完一个章节,我都有一种“原来如此”的豁然开朗感,而不是“终于熬完了”的解脱感。

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这本书的实用性和前瞻性令人印象深刻,它显然是为面向未来学习的读者而设计的。很多传统的代数教材止步于对数和指数的运算,但这本书大胆地将“数列与级数”的内容作为一个重要的组成部分进行了详尽的阐述。特别是对斐波那契数列和几何级数的讨论,远比其他教材深入,它不仅涉及了比率的收敛性,还巧妙地引入了极限的概念作为理解无限求和的基础。这使得读者在接触微积分之前,就已经对“无限”这个概念有了一个初步但稳固的数学框架。更重要的是,书中对“应用建模”的重视程度非常高。它包含了一系列基于实际数据的案例分析,比如如何使用最小二乘法来拟合抛物线模型以预测股价趋势,或者如何运用概率和期望值来分析简单的金融衍生品。这些内容让我真切地体会到,代数不仅仅是抽象的符号游戏,而是解决真实世界复杂问题的强大工具。通过这些贴近现实的例子,我不仅巩固了代数技能,更重要的是,培养了一种将数学思维应用于非数学领域的习惯。这种工具箱式的教学设计,让这本书的价值远远超出了“应试”的范畴,它是在为未来的工程、金融甚至数据科学打下坚实的基础。

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这本书在理论的严谨性上达到了一个令人肃然起敬的高度,尤其是在处理一些基础证明时。很多代数教材为了追求简洁,常常会跳过一些关键的、看似“不那么重要”的证明步骤,或者干脆直接说“可以很容易地证明”。但在这本书里,作者似乎坚持认为,一个真正的学习者需要看到事物运作的底层逻辑。我特别喜欢它对“代数基本定理”的讨论部分。它没有直接引用高深的证明,而是提供了一个非常直观的、基于函数图像和连续性概念的论证框架,虽然不是严格意义上的拓扑证明,但对于代数层面上的读者来说,它清晰地解释了为什么一个n次多项式必然有n个根(考虑复数域)。这种对基础定理的“去神秘化”处理,极大地增强了读者对数学结论的信任感。此外,书中对“变换”和“对称性”的强调也值得称道。它不仅仅把矩阵变换当作解线性方程组的工具,而是将其置于几何变换的背景下,讲解了旋转、缩放、剪切如何影响函数的图形,这使得学习过程充满了视觉上的美感和空间上的直觉。这些深入的理论探讨,让这本书不仅仅是一本“解题手册”,更像是一部关于现代数学思维方式的入门指南。

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这本书的排版和装帧简直是教科书界的典范,拿在手里沉甸甸的,那种厚实感就让人对其中的内容充满了期待。我得说,光是翻开扉页,看到那清晰锐利的字体和合理的留白,我就知道这不是那种敷衍了事的教材。作者在概念的呈现上,简直是做到了化繁为简的极致。比如,对于指数函数和对数函数的引入,他们没有一上来就抛出一大堆复杂的公式,而是先从生活中的实际增长模型入手,比如人口增长或者复利计算,让抽象的数学概念立刻有了鲜活的“人情味”。我记得有一次,我在学习三角函数的和差化积公式时完全陷入了僵局,感觉它们就是一堆需要死记硬背的符号组合。但是,这本书的解析部分,居然用了一个非常巧妙的几何图形来推导,每一个步骤都像剥洋葱一样层层递进,最终我不仅记住了公式,更理解了它背后的几何意义。这种“知其然更知其所以然”的教学方法,是市面上很多速成指南所不具备的。而且,书中大量的插图和图表制作得极其精良,每一个坐标轴的标注都恰到好处,辅助性的注释文字简短却有力,真正起到了画龙点睛的作用,而不是仅仅作为装饰品存在。这使得那些复杂的函数图像变化,即使是初学者也能一目了然,极大地降低了视觉理解的门槛。我甚至会花时间去研究那些例题的解题步骤,因为它们本身就是一堂微型的、高水平的数学课。

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