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MATH1525:科學與技術基礎數學

建立科學與技術所需的代數和幾何基礎:函數、方程、三角學、向量、矩陣、數列、不等式、極座標與對數,配有例題及完整練習解答。

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函數、方程與科學模型

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章節 1

函數、方程與科學模型

函數不僅是公式,還包括定義域;化簡與複合後仍須保留定義域限制。 說明使方程變形可逆的假設;平方後檢查候選值。

  • 函數、方程與科學模型

    本章假設讀者熟悉帶符號數和分數的運算以及分配律。學完後,你應能寫出公式的定義域、區分等價方程與僅為必要條件的方程、對適當函數進行複合與求逆,並建立量綱一致的初等模型。這些技能為微積分中的極限和線性代數中的方程組作準備。

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章節 2

三角學、向量與科學坐標

弧度聯繫弧長與角坐標。反三角函數需要限制分支,三角方程卻可能有許多週期解。

  • 三角學、向量與科學坐標

    本章假設你掌握第 1 章的方程、函數、平方根與定義域。我們將數與角度、週期變化及有方向的量聯繫起來。你將一致使用弧度,求解基本三角方程而不遺漏整族解,將向量分解為分量,並用矩陣表示一對聯立方程。

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章節 3

多項式結構與坐標幾何

因式揭示根與符號變化,重根則需要單獨考慮零的情況。配方推導二次根、極值和幾何形式。

  • 多項式結構與坐標幾何

    本章假設你掌握第 1 章的定義域、方程等價、區間與函數。我們將在微積分前加強代數與幾何。你將推導二次公式,利用多項式因子分析符號,在有理函數中保留排除點,並將幾何描述轉換為方程。

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章節 4

線性平衡與矩陣準備

坐標將直線和平面轉化為標量方程。矩陣收集聯立平衡,可逆消元保持所有解。

  • 線性平衡與矩陣準備

    本章假設你掌握方程、分數以及第 2 章的向量和點積。我們通過科學平衡為後續線性代數搭建橋梁。你將把多個守恆方程寫成矩陣系統,用可逆行變換求解,描述所有自由選擇,並在物理定義域中解釋唯一解。三維坐標擴展此前的平面幾何。

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章節 5

求和、乘積與有限結構

有限和列出加法,有限積列出乘法。端點與項數是其意義的一部分。 和具有線性性;積對乘法分配,而不對加法分配。

  • 求和、乘積與有限結構

    本章需要分數運算和分配律。完成後,你應能讀寫帶指標的和與積,在不改變各項的情況下變換指標,推導簡單的有限累積公式,並檢查公式在端點的意義。這些技能用於數據摘要、重複變化和第 6 章的無窮級數。

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章節 6

無窮數列、級數與誤差

數列收斂指整個尾部進入給定有限數的任意容許誤差內。無窮級數收斂指有限部分和數列收斂。

  • 無窮數列、級數與誤差

    本章需要第 5 章的有限和、基本不等式和冪。你應學會區分數列與級數,判斷收斂的含義,通過部分和計算幾何級數與裂項級數,並用誤差界論證有限近似。無窮記號並不允許我們把無盡列表當成有限表達式處理。

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章節 7

恆等式、不等式與數學歸納法

恆等式需要定義域,方程需要解集。可逆步驟只在運算允許處證明等價。

  • 恆等式、不等式與數學歸納法

    本章需要代數展開、符號推理、基本三角學和第 5 章的記號。我們研究計算背後的邏輯:確定要證明甚麼、記錄每步所需假設,並找出等號條件。你應學會驗證恆等式和簡單不等式,以及用歸納法證明關於每個正整數的陳述。

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章節 8

極坐標與複數

極坐標轉換需要半徑約定和考慮象限的角度。多個坐標對可能表示一個點,原點尤其如此。

  • 極坐標與複數

    本章需要直角坐標、弧度、基本三角恆等式和代數。我們在此前坐標章節的基礎上增加兩個新結構:點的極坐標描述與複數運算。你應能按正確象限轉換坐標、解釋簡單極坐標軌跡、以直角和極形式計算複數,並求簡單複數冪方程的全部根。

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  • G3 完整圖解練習:極座標對、圓與原點

    可選 G3 完整圖解練習:理解極座標對、繪製圓並檢查原點,附完整解答。

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章節 9

冪、對數與乘法尺度

整數次冪是重複乘法和倒數。有理次冪需要根和符號約定;任意實指數律對正底數安全。

  • 冪、對數與乘法尺度

    第 1 章介紹了正底指數函數、作為其逆函數的對數和衰減模型。本章補充其代數發展,而不重複該模型。你應能區分整數、有理數與實數次冪,說明冪和對數律的安全假設,求解基本指數及對數方程和不等式,並將重複因子誤差要求轉換為整數閾值。

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