- •Фгбоу впо «Воронежский государственный технический университет» в.А. Шунина в.В. Пешков с.А. Кострюков элементы математического анализа, теории вероятности и статистики
- •Воронеж 2014
- • Шунина в.А., Пешков в.В., Кострюков с.А., 2014
- •Введение
- •1 Основhыe понятия математического анализа
- •1.1 Математика как часть общечеловеческой культуры. Основные этапы становления современной математики. Аксиоматический подход
- •Период элементарной математики
- •Период математики переменных величин
- •Период современной математики
- •1.2 Множества и подмножества. Операции над множествами. Мощность множества
- •Операции на множествах
- •Множества и отношения
- •Мощность множества
- •1.3 Множество действительных и комплексных чисел
- •1.4 Линейные пространства Rn. Векторы и операции над ними. Координаты вектора в заданном базисе
- •1.5 Понятие матрицы. Квадратные матрицы и их определители. Формулы крамера
- •Действия над матрицами
- •1.6 Топологические понятия. Последовательности. Предел и непрерывность функции
- •Арифметические свойства предела
- •1.7 Производная и дифференциал функции. Экстремум функции
- •Дифференциал
- •1.8 Первообразная, неопределенный и определенный интегралы. Формула ньютона – лейбница
- •Определенный интеграл и его свойства
- •1.9 Понятие о дифференциальных уравнениях. Задача коши
- •2 Элементарная теория вероятности
- •2.1 Предмет теории вероятности. Случайные события. Действия над случайными событиями.
- •Вероятностное пространство
- •2.2 Классическое определения вероятности. Комбинаторика
- •2.3 Статистическое определения вероятности. Частота и вероятность
- •2.4 Геометрическое определение вероятности
- •2.5 Теоремы сложения и умножения вероятностей. Условная вероятность. Независимость событий
- •Условные вероятности. Теорема умножения вероятностей (вероятность произведения событий)
- •2.6 Формула полной вероятности
- •2.7 Формула Байеса
- •2.8 Схема испытаний Бернулли
- •2.9 Понятие случайной величины. Числовые характеристики дискретных случайных величин
- •Математическое ожидание дискретной случайной величины
- •Свойства математического ожидания
- •Свойства дисперсии
- •2.10 Основные законы распределения дискретных случайных величин
- •2.11 Числовые характеристики непрерывных случайных величин
- •2.12 Основные законы распределения непрерывных случайных величин. Нормальное распределение
- •2.13 Зависимость двух случайных величин. Коэффициент корреляции
- •2.14 Предельные теоремы теории вероятностей
- •3 Основы математической статистики
- •3.1 Предмет математической статистики. Генеральная и выборочные совокупности
- •3.2 Эмпирическое распределение. Точечные оценки параметров распределения генеральной совокупности
- •3.3 Интервальные оценки. Доверительные интервалы для параметров нормального распределения
- •3.4 Проверка статистических гипотез. Проверка гипотез о законе распределения
- •4 Принципы построения математических моделей
- •5 Исследование операций и принятие решений
- •Учебное издание
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Период математики переменных величин
После арабов арифметику возродил Пьер де Ферма (1601-1665), юрист из Тулузы (Франция). Ферма вдвоем с Блезом Паскалем (1623-1662) в 1654 г. установил некоторые из основных положений теории вероятностей. Паскаль первым изобрел в 1641 году счетную суммирующую машину, поэтому в его честь назвали распространенный язык программирования Паскаль.
Рене Декарт (1596-1650) искал общий метод мышления, который бы позволял быстро делать изобретения и выявлять истину в науке. Декарт опубликовал свою «Геометрию» в качестве применения своего общего метода объединения алгебры и геометрии. Декарт первым применил развитую алгебру арабов к геометрии древних, и под влиянием этой книги развилась аналитическая геометрия.
Ньютон открыл свою «теорию флюксий», как он называл анализ, в течение 1665-1666 гг., спасаясь от чумы в Кембридже у себя в родной деревне.
Лейбниц – изобретатель математических символов. Анализ – результат его поисков универсального языка, в частности, языка, выражающего изменение и движение.
Из Базеля (Швейцария) вышел самый плодовитый математик XVIII столетия, если только не всех времен, – Леонард Эйлер (1707-1783). Он работал в Петербургской академии. Хотя он потерял в 1735 г. один глаз, а в 1766 г. – второй, ничто не могло ослабить его огромную продуктивность. Слепой Эйлер, пользуясь своей феноменальной памятью, продолжал диктовать свои открытия. В течение его жизни увидели свет 530 его книг и статей.
Период современной математики
Со второй половины XIX века новые теории стали возникать не только в результате непосредственных запросов практики, но также из внутренних потребностей самой математики. Одновременно внимание математиков сосредотачивается на вопросах обоснования исходных положений (аксиом) и на логических приемах доказательств, что привело к новому взгляду на аксиоматический метод.
В 1829 г. вышла книга «О началах геометрии» Николая Ивановича Лобачевского (1792-1856), профессора Казанского университета. Заменив постулат Евклида о параллельных его отрицанием, Лобачевский развил новую непротиворечивую геометрию. Как было установлено, система аксиом Евклида является неполной. К настоящему времени эта система существенно доработана, и имеется несколько систем аксиом евклидовой геометрии: аксиомы Гильберта, Вейля, Колмогорова, фон Неймана
Дальнейшее развитие геометрии связано с профессором Гёттингенского университета Бернгардом Риманом (1826-1866). Риманова геометрия или, другими словами, эллиптическая геометрия – это двумерная геометрия сферы в трехмерном евклидовом пространстве. Аналогом прямой линии здесь является геодезическая линия. Для перехода от геометрии Евклида к геометрии Лобачевского требуется замена только одной аксиомы – пятого постулата Евклида, но для перехода к геометрии Римана – вместе с пятым постулатом необходимо заменить еще некоторые аксиомы.
Идеи Римана составили математическую основу теории относительности. Развитие геометрии Римана привело к созданию тензорного анализа – современного метода исследования многомерных римановых пространств.
Подводя итог, можно заключить, что математика поднялась до изучения абстрактных структур и категорий. Она проникает в исследование все более сложных процессов, в том числе и неметрической природы.
К основным разделам математики относятся: теория чисел, аналитическая геометрия, алгебра, геометрия, математический анализ, дискретная математика, теория графов, топология, теория вероятностей, математическая статистика, математическая логика, вычислительная математика.