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2017大学数学论文范文

由于特殊函数是数学分析中的一种重要工具,因此特殊函数的学习及应用非常重要。但是特殊函数往往不是用一种方法就能解决的,它是多种方法的灵活运用,也是各种思想方法的集中体现,因此难度较大。下面是我整理的关于几类特殊函数的性质及应用的数学论文范文,欢迎大家阅读。

几类特殊函数的性质及应用

【摘要】本文将对数学分析中特殊函数,诸如伽玛函数、贝塔函数贝塞尔函数等超几何数列函数,具有特殊的性质和特点,在现实中得到大量的运用的函数。本文主要以简单介绍以上三种特殊函数性质,及其在其它领域的应用,诸如利用特殊函数求积分,利用特殊函数解相关物理学问题。本文首先以回顾学习几类常见特殊函数概念、性质,从而加深读者理解,然后以相关实例进行具体分析,从而达到灵活应用的目的。

【关键词】特殊函数;性质;应用;伽马函数;贝塔函数;贝塞尔函数;积分

1.引言

特殊函数是指一些具有特定性质的函数,一般有约定俗成的名称和记号,例如伽玛函数、贝塔函数、贝塞尔函数等。它们在数学分析、泛函分析、物理研究、工程应用中有着举足轻重的地位。许多特殊函数是微分方程的解或基本函数的积分,因此积分表中常常会出现特殊函数,特殊函数的定义中也经常会出现积分。传统上对特殊函数的分析主要基于对其的数值展开基础上。随着电子计算的发展,这个领域内开创了新的研究方法。

由于特殊函数是数学分析中的一种重要工具,因此特殊函数的学习及应用非常重要。本文归纳出特殊函数性质、利用特殊函数在求积分运算中的应用、特殊函数在物理学科方面的应用,利用Matlab软件画出一些特殊函数的图形,主要包含内容有:定义性质学习,作积分运算,物理知识中的应用,并结合具体例题进行了详细的探究和证明。

特殊函数定义及性质证明

特殊函数学习是数学分析的一大难点,又是一大重点,求特殊函数包含很多知识点,有很多技巧,教学中可引导学生以探究学习的方式进行归纳、总结;一方面可提高学生求函数极限的技能、技巧;另一方面也可培养学生的观察、分析、归类的能力,对学生的学习、思考习惯,很有益处。

特殊函数性质学习及其相关计算,由于题型多变,方法多样,技巧性强,加上无固定的规律可循,往往不是用一种方法就能解决的,它是多种方法的灵活运用,也是各种思想方法的集中体现,因此难度较大。解决这个问题的途径主要在于熟练掌握特殊函数的特性和一些基本方法。下面结合具体例题来探究特殊函数相关性质及应用。

2.伽马函数的性质及应用

伽马函数的定义:

伽马函数通常定义是:这个定义只适用于的区域,因为这是积分在t=0处收敛的条件。已知函数的定义域是区间,下面讨论Г函数的两个性质。

Г函数在区间连续。

事实上,已知假积分与无穷积分都收敛,则无穷积分在区间一致收敛。而被积函数在区间D连续。Г函数在区间连续。于是,Г函数在点z连续。因为z是区间任意一点,所以Г函数在区间连续。

,伽马函数的递推公式

此关系可由原定义式换部积分法证明如下:

这说明在z为正整数n时,就是阶乘。

由公式(4)看出是一半纯函数,在有限区域内的奇点都是一阶极点,极点为z=0,-1,-2,...,-n,....

用Г函数求积分

贝塔函数的性质及应用

贝塔函数的定义:

函数称为B函数(贝塔函数)。

已知的定义域是区域,下面讨论的三个性质:

贝塔函数的性质

对称性:=。事实上,设有

递推公式:,有事实上,由分部积分公式,,有

由对称性,

特别地,逐次应用递推公式,有

而,即

当时,有

此公式表明,尽管B函数与Г函数的定义在形式上没有关系,但它们之间却有着内在的联系。这个公式可推广为

由上式得以下几个简单公式:

用贝塔函数求积分

解:设有

(因是偶函数)

例贝塔函数在重积分中的应用

计算,其中是由及这三条直线所围成的闭区域,

解:作变换且这个变换将区域映照成正方形:。于是

通过在计算过程中使用函数,使得用一般方法求原函数较难的问题得以轻松解决。

贝塞尔函数的性质及应用

贝塞尔函数的定义

贝塞尔函数:二阶系数线性常微分方程称为λ阶的贝塞尔方程,其中y是x的未知函数,λ是任一实数。

贝塞尔函数的'递推公式

在式(5)、(6)中消去则得式3,消去则得式4

特别,当n为整数时,由式(3)和(4)得:

以此类推,可知当n为正整数时,可由和表示。

又因为

以此类推,可知也可用和表示。所以当n为整数时,和都可由和表示。

为半奇数贝塞尔函数是初等函数

证:由Г函数的性质知

由递推公式知

一般,有

其中表示n个算符的连续作用,例如

由以上关系可见,半奇数阶的贝塞尔函数(n为正整数)都是初等函数。

贝塞尔函数在物理学科的应用:

频谱有限函数新的快速收敛的取样定理,.根据具体问题,利用卷积的方法还可以调节收敛速度,达到预期效果,并且计算亦不太复杂。由一个函数的离散取样值重建该函数的取样定理是通信技术中必不可少的工具,令

称为的Fourier变换。它的逆变换是

若存在一个正数b,当是b频谱有限的。对于此类函数,只要取样间隔,则有离散取样值(这里z表示一切整数:0,)可以重建函数,

这就是Shannon取样定理。Shannon取样定理中的母函数是

由于Shannon取样定理收敛速度不够快,若当这时允许的最大取样间隔特征函数Fourier变换:

以下取样方法把贝塞尔函数引进取样定理,其特点是收敛速度快,且可根据实际问题调节收敛速度,这样就可以由不太多的取样值较为精确地确定函数。

首先建立取样定理

设:

其中是零阶贝塞尔函数。构造函数:

经计算:

利用分部积分法,并考虑到所以的Fourier变换。

通过函数卷积法,可加快收敛速度,使依据具体问题,适当选取N,以达到预期效果,此种可调节的取样定理,计算量没有增加很多。取:

类似地

经计算:

经计算得:

则有:设是的Fourier变换,

记则由离散取样值

因为,故该取样定理收敛速度加快是不言而喻的,通过比较得,计算量并没有加大,而且N可控制收敛速度。

例,利用

引理:当

因为不能用初等函数表示,所以在求定积分的值时,牛顿-莱布尼茨公式不能使用,故使用如下计算公式

首先证明函数满足狄利克雷充分条件,在区间上傅立叶级数展开式为:

(1)

其中

函数的幂级数展开式为:

则关于幂级数展开式为: (2)

由引理及(2)可得

(3)

由阶修正贝塞尔函数

其中函数,且当为正整数时,取,则(3)可化为

(4)

通过(1)(4)比较系数得

又由被积函数为偶函数,所以

公式得证。

3.结束语

本文是关于特殊函数性质学习及其相关计算的探讨,通过对特殊函数性质的学习及其相关计算的归纳可以更好的掌握特殊函数在日常学习中遇到相关交叉学科时应用,并且针对不同的实例能够应用不同的特殊函数相关性质进行证明、计算,从而更加简洁,更加合理的利用特殊函数求解相关问题。有些特殊函数的应用不是固定的,它可以通过不止一种方法来证明和计算,解题时应通过观察题目结构和类型,选用一种最简捷的方法来解题。

参考文献:

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[2] 刘玉琏.数学分析讲义(下册)[M].高等教育出版社,2003,331.

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数学是知识的工具,亦是 其它 知识工具的泉源。所有研究顺序和度量的科学均和数学有关。下文是我为大家搜集整理的关于数学小论文3000字的内容,欢迎大家阅读参考! 数学小论文3000字篇1 浅析小学数学中创设有效情境教学 新课程标准中明确规定了情境教学法在小学数学中的地位,倡导教师通过创建情境,引导学生展开学习。情境教学法的优势在于能够将抽象、难懂的数学知识更加直观地展现出来,符合小学阶段学生的学习特点以及因材施教的原则,针对小学数学教学中情境教学法的应用进行几点研究。 生活情境小学数学 高效课堂 情境教学法是倾向于学生的 教学 方法 ,而不是单纯地追求教学效果,为何要创建生活情境?它是以小学生实际能力为基础,在它们所能理解消化知识的最大范围内,运用更加便于学生理解的方式,来进行教学,从这一点可以看出生活情境完全符合因材施教,以生为本的原则,是非常值得在小学数学教学中应用和推广的。 一、小学数学课堂中情境教学法的优势 数学学科的特点是逻辑性强,要求学生具有一定的推理能力、分析能力以及理论联系实际的能力。小学阶段的数学,虽然在难度上有所控制,但是数学学科原本的性质并没有改变,它依旧具有抽象性、逻辑性以及实用性的特点,小学课本中一些图形、定义,教师如果单抽说教,学生很难理解和掌握。为了达到教有所成的目的,教师需要借助一定的教学方法,来简化这些数学知识,使学生能够更加轻松、快速地理解和掌握,情境教学法恰恰能够满足小学数学的有需求,借助情境教学法,能够将抽象知识点直观化的呈现出来,激发学生的学习欲望。教师通过构建一个个生动的情境,为学生营造更加生动、活泼的学习气氛,鼓励学生参与教学活动、学生的学习兴趣和热情被调动起来,教师的教学效率必然会得到提升。举例说明,进行“中心对称图形”这部分知识的讲解,采用传统的教学工具以及单一的口头讲述,学生很难理解其中的内涵和意义,而采用创建情境教学法,将学生带入到一个直观化的思维空间中,并通过多媒体技术将概念、关键知识点制作成动态的课件,学生很快就会投入学习状态,学习成效显著,教学效率得以提升。 二、合理创设情境,提升小学数学课堂教学效率 1.结合学生能力特点,创建教学情境 小学阶段,学生的学习能力不完善,学生第一次系统化的接触数学知识,学习起来难免会有些吃力,教师在教学情境创建的时候,应该尽量使用简单易懂、富有趣味性的语言,确保学生能够了解教师说什么,这是开展教学的第一步,在这个基础之上构建情境,才能够真正发挥情境教学的优势和作用。 比如,进行“分数的基本性质”这个知识点教学的时候,教师可以创建这样的情境:白兔子妈妈将一个苹果分成4块,准备分给白兔3兄弟吃,她将1块苹果分给了大哥,而二哥却嚷着要吃2块,妈妈没有办法就切了第2个苹果,分成了8块,给了二哥2块,可是这个时候,三弟又不开心了,他想吃3块,猴妈妈就把第3个苹果平均分成12块,给了三弟3块。那么问题来了,白兔三兄弟,谁分到的苹果最多呢?这个情境不仅富有趣味性,容易理解,同时也蕴含了把“单位1”平均分成几份,取出不同的分数,但是却表示相同的大小这个含义。 2.从学生兴趣出发,创建教学情境 首先教师要明确兴趣对于学习的重要性。激趣是学生主动学习数学的关键,激趣过程中运用运用学生熟悉并且感兴趣的话题创建情境,满足学生对于学习的各种需求,这样才能够达到提升教学效率与质量的目的,同时也培养了学生主动学习的习惯,激发了他们的学习欲望。 比如,在进行“用乘法口诀进行表内乘除法的口算”这个知识点的时候,教师可以将学生最喜欢的动画形象“熊大、熊儿”编成 故事 :有20个桃子,5个小动物,这个时候熊大和熊儿可为难了,它们要怎么分,才能够让每个小动物都获得一样多的桃子呢?这个时候学生的兴趣高涨,都会纷纷举手回答,这个导入成功的激发了学生的学习欲望和好奇心,也活跃了课堂气氛,在这样环境下,学生的学习效果会更好。教师在创建教学情境的时候,不能拘泥于一个方法,或者一种形式,根据不同的教学内容和目标,故事可以随时进行改编,即便是在课堂上,教师也可以灵活改变情境的设计,目的就是更好的带动学生学习,帮助学生更加轻松的领会数学知识和魅力。 3.结合学生心理特点,创建教学情境 创建教学情境,要注意结合小学生的心理发育特点。这个阶段游戏和动画是最能够吸引学生的手段,教师利用这一点进行情境创建,既能够寓教于乐,又做到了因材施教。在情境教学基础上,鼓励学会独立思考,强化学生数学应用意识,提升 逻辑思维 能力。 比如,“克与千克”知识点的讲解,教师可以采用小组合作做游戏的方式,游戏的规则是“比比谁最快、比比谁最准”。教师先将学会分成若干小组,每个小组都发一包黄豆,一瓶矿泉水,一本新华字典。然后先让这些小组自行估算这些物品的重量,然后将其填入表格中。然后教师再带领大家用称来测量,看看哪个小组估算最准确,并给予这个小组的成员一定的奖励,通过这样的游戏方法,锻炼学生的观察、估算以及验证意识。 三、结束语 教师应该基于教材基础,结合学生的自身的学习特点、兴趣等各方面因素,合理创建教学情境,丰富课堂教学内容,增加课堂教学趣味性。通过大量的实践教学分析发现,在小学数学教学中引入情境教学法,不仅有效提升了学生学习数学的兴趣,也培养了学生独立思维的能力,提升了小学数学课堂教学效率。 数学小论文3000字篇2 浅析中学数学的兴趣教学 中学数学在难度上和内容上都比小学阶段的数学要深广,因此学生在学习的时候经常出现畏难情绪,一开始产生学习困难而没有得到正确的解决,因此便一步步丧失对自己的信心。例如不少学生觉得自己学不好数学就是因为自己不够聪明,从而丧失学习的兴趣,上课心不在焉,很难集中注意力,这都需要教师给予高度的重视。如何有效解决这些负面现象的影响是教师应该着手的方面之一,我认为,要想真正使学生主动喜欢学习数学就必须要有兴趣的支撑,中学阶段学生自我的意识和约束力相对较弱,学习目的性不强,因此更加需要兴趣的辅助作用,有了兴趣之后,学生就会积极主动参与到学习活动中来,认真学习课本内容甚至还会对于一些拓展思考题有兴趣,自己进行研究探求。以下我结合自身的教学 经验 针对中学数学的兴趣教学谈几点看法。 一、建立和谐的师生关系 帮助学生培养兴趣,教师必须关注师生关系的建构。在中学阶段教师和学生相处的时间较长,因此教师自身对于学生的态度会对学生产生较大影响。尤其是中学时期,学生的个性和 兴趣 爱好 、人格、情感、意志等都在发展的过程中,教师的行为和语言都会对学生产生持久的影响,教师可以充分利用这一点,通过自身对学生的数学学习兴趣产生有效的引导作用。 第一,数学教师无论是否担任班主任都应该对学生十分用心。关注学生整体的发展,不仅仅是要求学生一定要把数学学好,占有学生课下的时间,实践证明数学教师如果要求过分苛刻会令学生产生逆反心理。例如,在每个阶段性考试进行完之后,询问学生整体的学习情况,并且及时给出建设性意见。学生都希望能够得到老师的关注和鼓励,这对于学生兴趣的建立有莫大的好处,良好的师生关系能够推动学生兴趣的培养进度。 第二,教师要关注学生非智力因素的发展。作为数学教师仍然有义务帮助学生建立积极乐观的价值观,教师应该以正确的价值引导,使学生对数学形成正确的认识,在心理上真正接受这门学科。例如,教师在课上讲到一些数学定理的时候,教师可以引导学生对数学家进行学习了解,继承和发扬数学家的精神。这需要教师明确自身的教学任务和作为 教育 者的责任,全面推动学生品质和能力的发展,当学生感到教师的用心和关注之后自然会产生亲切感,这无疑会对课堂教学效果和师生和谐关系的构建起到推动作用。 总之,师生关系的建立需要教师充分调动一切积极因素,帮助学生建立对教师的正确态度和认识,促进他们对数学学科的关注和学习,这是兴趣建立的重要步骤。 二、注重学生在教学中的主体性 主体性是建立兴趣的重要支撑,有了主体性,学生就会自觉产生对数学学习的认识,并且积极进行知识的学习,甚至会主动发现问题、解决问题,进行预习和主动复习等。中学阶段的数学教学内容多且课时紧,教师在课堂上都是紧赶慢赶,一节课下来以自己为中心,灌输式的学习方式严重压抑学生此阶段继续发展的主体性,导致学生无法获得相应的自由空间来发展自己,从而致使兴趣的失落。因此,教师应该充分尊重学生的主体性,在教学的过程中帮助学生建构主体性特征和能力,从而推动兴趣的发展。那么如何在教学形式和内容方面全方位建构学生的主体性呢?我认为从以下几点出发效果明显。 第一,在课堂教学中,教师应该减小功利性,不要总是告诉学生什么考什么不考,要让学生真正对于数学形成自己的认知感受,而不是为了应付考试才学数学。那么,教师就应该加大拓展思考题的训练和学习,打开学生的思维,形成开放性思维模式和创造性思维能力,这是建立主体性的主要内容之一。 第二,教师要采取启发式的教学方法,在课堂授课的过程中,很多教师发现虽然让学生主动预习,但是由于中学阶段学业压力较大,学生没有养成习惯进行预习,也没有时间和精力去提前预习准备,而这一过程实际上是很重要的,尤其对于学生主体性的发展很关键。因此,教师应该提前为每个阶段的学生设置合适的预习目标,并且给学生充分的时间进行预习讲解,学生之间相互检查和学习可以增强他们自我表现的意识,在自己预习的过程中,逐步养成积极主动的学习习惯,继而对今后的发展奠定良好的基础。 总之,主体性的建立是培养学生学习兴趣的必要过程,教师应该结合该阶段学生的发展特征进行主体性的建构和教学过程中的设置,充分尊重学生的发展需求和方向,满足其自我表达和个性发展的欲求,从而产生良好的教学影响。 三、加强合作 合作是开展兴趣教学的推动力和组成部分之一。合作教学和合作学习本身作为一种教学方法就是中学数学教育的重要内容,但是合作又可以作为兴趣教学的重要组成部分而开展,提高学生之间的互帮互助,有效帮助学困生的提升和困难克服,同时帮助学生在自由轻松的学习氛围中感受数学学习的乐趣,从而建立持久的兴趣。 第一,合作是学生之间的合作,教师要对学生进行有效的分组,并不是随机进行分组,小组的构成合理可以提高学生的参与兴趣。例如,有的小组构成差距过大,学困生产生自卑心理,几乎很少参与到合作中来,只会产生负面作用,因此教师要根据学生的性格发展和学习水平进行合理划分。 第二,合作不仅仅是学生之间的合作,也需要教师的参与,学生自由合作讨论可能会降低效率,学生自控力差,很难高效完成学习任务,因此教师要充分发挥引导和监督的作用,帮助学生快速完成任务,从而建立自信,在自豪感的形成过程中,学生逐步产生对数学的喜爱之情。 第三,教师也要充分利用多媒体来激发学生的兴趣,多媒体是符合时代发展的教学手段,学生对于电脑和高科技充满好奇和兴趣,教师应该及时学习最新教学技术,应用到数学课堂教学中来,作为激发因素帮助学生建立学习兴趣。总之,开展兴趣教学形式多样,需要广大教师群体不断进行探索和完善。 通过以上论述,我发现中学阶段数学的兴趣教学必须以学生的发展特征和需求为立足点,充分发挥教师的能动作用,围绕建立主体性为中心,关注学生全方面的发展情况和趋势,从而实现兴趣的有效建立。 猜你喜欢: 1. 数学文化论文3000字 2. 初中数学论文3000字 3. 数学论文范文3000字 4. 数学文化的论文范文参考 5. 物理学术论文3000字

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