2015年中科院新疆天文台0704Z1天文技术与方法考研大纲

　　中国科学院大学硕士研究生入学考试
　　高等数学（甲）考试大纲
　　一、考试性质
　　中国科学院大学硕士研究生入学高等数学（甲）考试是为招收理学非数学专业硕士研究生而设置的选拔考试。它的主要目的是测试考生的数学素质，包括对高等数学各项内容的掌握程度和应用相关知识解决问题的能力。考试对象为参加全国硕士研究生入学考试、并报考理论物理、原子与分子物理、粒子物理与原子核物理、等离子体物理、凝聚态物理、天体物理、天体测量与天体力学、空间物理学、光学、物理电子学、微电子与固体电子学、电磁场与微波技术、物理海洋学、海洋地质、气候学等专业的考生。
　　二、考试的基本要求
　　要求考生系统地理解高等数学的基本概念和基本理论，掌握高等数学的基本方法。要求考生具有抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力、数学运算能力和综合运用所学的知识分析问题和解决问题的能力。
　　三、考试方法和考试时间
　　高等数学（甲）考试采用闭卷笔试形式，试卷满分为150分，考试时间为180分钟。
　　四、考试内容和考试要求
　　（一）函数、极限、连续
　　考试内容
　　函数的概念及表示法函数的有界性、单调性、周期性和奇偶性复合函数、反函数、分段函数和隐函数基本初等函数的性质及其图形
　　数列极限与函数极限的概念无穷小和无穷大的概念及其关系无穷小的性质及无穷小的比较极限的四则运算极限存在的单调有界准则和夹逼准则两个重要极限：
　　，
　　函数连续的概念函数间断点的类型初等函数的连续性闭区间上连续函数的性质函数的一致连续性概念
　　考试要求
　　1.理解函数的概念，掌握函数的表示法，并会建立简单应用问题中的函数关系式。
　　2.理解函数的有界性、单调性、周期性和奇偶性。掌握判断函数这些性质的方法。
　　3.理解复合函数的概念，了解反函数及隐函数的概念。会求给定函数的复合函数和反函数。
　　4.掌握基本初等函数的性质及其图形。
　　5.理解极限的概念，理解函数左极限与右极限的概念，以及函数极限存在与左、右极限之间的关系。
　　6.掌握极限的性质及四则运算法则，会运用它们进行一些基本的判断和计算。
　　7.掌握极限存在的两个准则，并会利用它们求极限。掌握利用两个重要极限求极限的方法。
　　8.理解无穷小、无穷大的概念，掌握无穷小的比较方法，会用等价无穷小求极限。
　　9.理解函数连续性的概念（含左连续与右连续），会判别函数间断点的类型。
　　10.掌握连续函数的运算性质和初等函数的连续性，熟悉闭区间上连续函数的性质（有界性、最大值和最小值定理、介值定理等），并会应用这些性质。
　　11．理解函数一致连续性的概念。
　　（二）一元函数微分学
　　考试内容
　　导数的概念导数的几何意义和物理意义函数的可导性与连续性之间的关系平面曲线的切线和法线基本初等函数的导数导数的四则运算复合函数、反函数、隐函数的导数的求法参数方程所确定的函数的求导方法高阶导数的概念高阶导数的求法微分的概念和微分的几何意义函数可微与可导的关系微分的运算法则及函数微分的求法一阶微分形式的不变性微分在近似计算中的应用微分中值定理洛必达（L'Hospital）法则泰勒(Taylor)公式函数的极值函数最大值和最小值函数单调性函数图形的凹凸性、拐点及渐近线函数图形的描绘弧微分及曲率的计算
　　考试要求
　　1.理解导数和微分的概念，理解导数与微分的关系，理解导数的几何意义，会求平面曲线的切线方程和法线方程，了解导数的物理意义，会用导数描述一些物理量，掌握函数的可导性与连续性之间的关系。
　　2.掌握导数的四则运算法则和复合函数的求导法则，掌握基本初等函数的求导公式。了解微分的四则运算法则和一阶微分形式的不变性，会求函数的微分。
　　3.了解高阶导数的概念，会求简单函数的n阶导数。
　　4.会求分段函数的一阶、二阶导数。
　　5.会求隐函数和由参数方程所确定的函数的一阶、二阶导数
　　6.会求反函数的导数。
　　7.理解并会用罗尔定理、拉格朗日中值定理、柯西中值定理和泰勒定理。
　　8.理解函数的极值概念，掌握用导数判断函数的单调性和求函数极值的方法，掌握函数最大值和最小值的求法及其简单应用。
　　9.会用导数判断函数图形的凹凸性，会求函数图形的拐点以及水平、铅直和斜渐近线，会描绘函数的图形。
　　10.掌握用洛必达法则求未定式极限的方法。
　　11.了解曲率和曲率半径的概念，会计算曲率和曲率半径。
　　（三）一元函数积分学
　　考试内容
　　原函数和不定积分的概念不定积分的基本性质基本积分公式定积分的概念和基本性质定积分中值定理变上限定积分定义的函数及其导数牛顿－莱布尼茨（Newton－Leibniz）公式不定积分和定积分的换元积分法与分部积分法有理函数、三角函数的有理式和简单无理函数的积分广义积分（无穷限积分、瑕积分）定积分的应用
　　考试要求
　　1.理解原函数的概念，理解不定积分和定积分的概念。
　　2.熟练掌握不定积分的基本公式，熟练掌握不定积分和定积分的性质及定积分中值定理。掌握牛顿－莱布尼茨公式。熟练掌握不定积分和定积分的换元积分法与分部积分法。
　　3.会求有理函数、三角函数有理式和简单无理函数的积分。
　　4.理解变上限定积分定义的函数，会求它的导数。
　　5.理解广义积分（无穷限积分、瑕积分）的概念，掌握无穷限积分、瑕积分的收敛性判别法，会计算一些简单的广义积分。
　　6.掌握用定积分表达和计算一些几何量与物理量（平面图形的面积、平面曲线的弧长、旋转体的体积及侧面积、截面面积为已知的立体体积、功、引力、压力）及函数的平均值。
　　（四）向量代数和空间解析几何
　　考试内容
　　向量的概念向量的线性运算向量的数量积、向量积和混合积两向量垂直、平行的条件两向量的夹角向量的坐标表达式及其运算单位向量方向数与方向余弦曲面方程和空间曲线方程的概念平面方程、直线方程平面与平面、平面与直线、直线与直线的夹角以及平行、垂直的条件点到平面和点到直线的距离球面母线平行于坐标轴的柱面旋转轴为坐标轴的旋转曲面的方程常用的二次曲面方程及其图形空间曲线的参数方程和一般方程空间曲线在坐标面上的投影曲线方程
　　考试要求
　　1.熟悉空间直角坐标系，理解向量及其模的概念。
　　2.熟练掌握向量的运算(线性运算、数量积、向量积)，掌握两向量垂直、平行的条件。
　　3.理解向量在轴上的投影，了解投影定理及投影的运算。理解方向数与方向余弦、向量的坐标表达式，会用坐标表达式进行向量的运算。
　　4.熟悉平面方程和空间直线方程的各种形式，熟练掌握平面方程和空间直线方程的求法。
　　5.会求平面与平面、平面与直线、直线与直线之间的夹角，并会利用平面、直线的相互关系（平行、垂直、相交等）解决有关问题。
　　6.会求空间两点间的距离、点到直线的距离以及点到平面的距离。
　　7.了解空间曲线方程和曲面方程的概念。
　　8.了解空间曲线的参数方程和一般方程。了解空间曲线在坐标平面上的投影，并会求其方程。
　　9.了解常用二次曲面的方程、图形及其截痕，会求以坐标轴为旋转轴的旋转曲面及母线平行于坐标轴的柱面方程。
　　（五）多元函数微分学
　　考试内容
　　多元函数的概念二元函数的几何意义二元函数的极限和连续有界闭区域上多元连续函数的性质多元函数偏导数和全微分的概念及求法全微分存在的必要条件和充分条件多元复合函数、隐函数的求导法高阶偏导数的求法空间曲线的切线和法平面曲面的切平面和法线方向导数和梯度二元函数的泰勒公式多元函数的极值和条件极值拉格朗日乘数法多元函数的最大值、最小值及其简单应用全微分在近似计算中的应用
　　考试要求
　　1.理解多元函数的概念、理解二元函数的几何意义。
　　2.理解二元函数的极限与连续性的概念及基本运算性质，了解二元函数累次极限和极限的关系会判断二元函数在已知点处极限的存在性和连续性了解有界闭区域上连续函数的性质。
　　3.理解多元函数偏导数和全微分的概念了解二元函数可微、偏导数存在及连续的关系，会求偏导数和全微分，了解二元函数两个混合偏导数相等的条件了解全微分存在的必要条件和充分条件，了解全微分形式的不变性。
　　4.熟练掌握多元复合函数偏导数的求法。
　　5.熟练掌握隐函数的求导法则。
　　6.理解方向导数与梯度的概念并掌握其计算方法。
　　7.理解曲线的切线和法平面及曲面的切平面和法线的概念，会求它们的方程。
　　8.了解二元函数的二阶泰勒公式。
　　9.理解多元函数极值和条件极值的概念，掌握多元函数极值存在的必要条件，了解二元函数极值存在的充分条件，会求二元函数的极值，会用拉格朗日乘数法求条件极值，会求简单多元函数的最大值、最小值，并会解决一些简单的应用问题。
　　10.了解全微分在近似计算中的应用
　　（六）多元函数积分学
　　考试内容
　　二重积分、三重积分的概念及性质二重积分与三重积分的计算和应用两类曲线积分的概念、性质及计算两类曲线积分之间的关系格林（Green）公式平面曲线积分与路径无关的条件已知全微分求原函数两类曲面积分的概念、性质及计算两类曲面积分之间的关系高斯（Gauss）公式斯托克斯（Stokes）公式散度、旋度的概念及计算曲线积分和曲面积分的应用
　　考试要求
　　1.理解二重积分、三重积分的概念，掌握重积分的性质。
　　2.熟练掌握二重积分的计算方法（直角坐标、极坐标），会计算三重积分（直角坐标、柱面坐标、球面坐标），掌握二重积分的换元法。
　　3.理解两类曲线积分的概念，了解两类曲线积分的性质及两类曲线积分的关系。熟练掌握计算两类曲线积分的方法。
　　4.熟练掌握格林公式，会利用它求曲线积分。掌握平面曲线积分与路径无关的条件。会求全微分的原函数。
　　5.理解两类曲面积分的概念，了解两类曲面积分的性质及两类曲面积分的关系。熟练掌握计算两类曲面积分的方法。
　　6.掌握高斯公式和斯托克斯公式，会利用它们计算曲面积分和曲线积分。
　　7.了解散度、旋度的概念，并会计算。
　　8.了解含参变量的积分和莱布尼茨公式。
　　9.会用重积分、曲线积分及曲面积分求一些几何量与物理量（平面图形的面积、曲面的面积、物体的体积、曲线的弧长、物体的质量、重心、转动惯量、引力、功及流量等）。
　　（七）无穷级数
　　考试内容
　　常数项级数及其收敛与发散的概念收敛级数的和的概念级数的基本性质与收敛的必要条件几何级数与p级数及其收敛性正项级数收敛性的判别法交错级数与莱布尼茨定理任意项级数的绝对收敛与条件收敛函数项级数的收敛域、和函数的概念幂级数及其收敛半径、收敛区间（指开区间）和收敛域幂级数在其收敛区间内的基本性质简单幂级数的和函数的求法泰勒级数初等函数的幂级数展开式函数的幂级数展开式在近似计算中的应用函数的傅里叶（Fourier）系数与傅里叶级数狄利克雷（Dirichlet）定理函数在[-l，l]上的傅里叶级数函数在[0，l]上的正弦级数和余弦级数。函数项级数的一致收敛性。
　　考试要求
　　1.理解常数项级数的收敛、发散以及收敛级数的和的概念，掌握级数的基本性质及收敛的必要条件
　　2.掌握几何级数与p级数的收敛与发散情况。
　　3.熟练掌握正项级数收敛性的各种判别法。
　　4.熟练掌握交错级数的莱布尼茨判别法。
　　5.理解任意项级数的绝对收敛与条件收敛的概念，以及绝对收敛与条件收敛的关系。
　　6.了解函数项级数的收敛域及和函数的概念。
　　7.理解幂级数的收敛域、收敛半径的概念，并掌握幂级数的收敛半径及收敛域的求法。
　　8.了解幂级数在其收敛区间内的一些基本性质（和函数的连续性、逐项微分和逐项积分），会求一些幂级数在收敛区间内的和函数，并会由此求出某些数项级数的和。
　　9.了解函数展开为泰勒级数的充分必要条件。
　　10.掌握一些常见函数如ex、sinx、cosx、ln(1+x)和(1+x)α等的麦克劳林展开式，会用它们将一些简单函数间接展开成幂级数。
　　11.会利用函数的幂级数展开式进行近似计算。
　　12.了解傅里叶级数的概念和狄利克雷定理，会将定义在[-l，l]上的函数展开为傅里叶级数，会将定义在[0，l]上的函数展开为正弦级数与余弦级数，会将周期为2l的函数展开为傅里叶级数。
　　13.了解函数项级数的一致收敛性及一致收敛的函数项级数的性质，会判断函数项级数的一致收敛性。
　　（八）常微分方程
　　考试内容
　　常微分方程的基本概念变量可分离的微分方程齐次微分方程一阶线性微分方程伯努利（Bernoulli）方程全微分方程可用简单的变量代换求解的某些微分方程可降价的高阶微分方程线性微分方程解的性质及解的结构定理二阶常系数齐次线性微分方程二阶常系数非齐次线性微分方程高于二阶的某些常系数齐次线性微分方程欧拉（Euler）方程微分方程的幂级数解法简单的常系数线性微分方程组的解法微分方程的简单应用
　　考试要求
　　1.掌握微分方程及其阶、解、通解、初始条件和特解等概念。
　　2.熟练掌握变量可分离的微分方程的解法，熟练掌握解一阶线性微分方程的常数变易法。
　　3.会解齐次微分方程、伯努利方程和全微分方程，会用简单的变量代换求解某些微分方程。
　　4.会用降阶法解下列方程：y(n)=f(x)，y″=f(x，y′)和y″=f(y，y′)
　　5.理解线性微分方程解的性质及解的结构定理。了解解二阶非齐次线性微分方程的常数变易法。
　　6.掌握二阶常系数齐次线性微分方程的解法，并会解某些高于二阶的常系数齐次线性微分方程。
　　7.会解自由项为多项式、指数函数、正弦函数、余弦函数、以及它们的和与积的二阶常系数非齐次线性微分方程。
　　8.会解欧拉方程。
　　9.了解微分方程的幂级数解法。
　　10.了解简单的常系数线性微分方程组的解法。
　　11会用微分方程解决一些简单的应用问题。
　　五、主要参考文献
　　《高等数学》（上、下册），同济大学数学教研室主编，高等教育出版社，1996年第四版，以及其后的任何一个版本均可。
　　编制单位：中国科学院大学
　　编制日期：2013年6月27日
　　中国科学院大学硕士研究生入学考试
　　《光学》考试大纲
　　一、考试科目基本要求及适用范围概述
　　《光学》考试大纲适用于"光学"、"光学工程"、"物理电子学"等专业的硕士研究生入学考试。本课程考试旨在考查学生对光学的基础理论、基本知识和基本技能掌握的程度，以及运用所学理论解决基本实际问题的能力。
　　二、考试形式和试卷结构
　　本课程考试形式为闭卷笔试，考试时间180分钟，总分150分。考试内容包括物理光学和应用光学两部分，各占比例约60%和40%。考试内容中基本概念和基本理论的考核占60%，综合和实际应用的考核占40%。主要题型有：简答题，计算题等。
　　三、考试内容
　　物理光学部分
　　（一）光的电磁理论基础
　　1.光波的特性：光波场的数学表示，光波的速度，光波场的时域、空域频谱，光波场的横波性及偏振态表示。
　　2.光波在介质界面上的反射和折射：反射定律和折射定律，菲涅耳公式，反射率和折射率，反射和折射的相位、偏振特性，全反射。
　　（二）光的干涉
　　1.光波干涉的基本条件，光的相干性；
　　2.双光束干涉、平行平板的多光束干涉；
　　3.光学薄膜：增透膜，高反射膜，干涉滤光片；
　　4.典型的干涉仪：迈克尔逊干涉仪，马赫-泽德干涉仪，法布里-珀罗干涉仪。
　　（三）光的衍射
　　1.光衍射的基本理论；
　　2.夫朗和费衍射：单缝衍射，圆孔衍射，多缝衍射，巴俾涅原理；
　　3.菲涅耳衍射：菲涅耳圆孔衍射，菲涅耳直边衍射；
　　4.衍射的应用：光栅，波带片，小孔、细线直径测量，狭缝测量；
　　5.傅里叶光学基础。
　　（四）光在各向异性介质中的传播特性
　　1.光在晶体中传播特性的解析法描述、几何法描述，光在各向同性介质、单轴晶体中的传播特性；
　　2.平面光波在晶体界面上的反射和折射特性：双折射，双反射；
　　3.晶体光学元件：偏振棱镜，波片和补偿器；
　　4.晶体的偏光干涉；
　　5.晶体的旋光性。
　　（五）晶体的感应双折射
　　1.晶体的线性电光效应及应用；
　　2.声光效应（喇曼-乃斯衍射、布喇格衍射）及应用；
　　3.法拉第效应。
　　（六）光的吸收、色散和散射
　　光的吸收、色散和散射基本概念。
　　应用光学部分
　　（七）几何光学基础
　　1.基本概念和基本定律：光的直线传播定律，折射和反射定律，费马原理，马吕斯定律；
　　2.基本光学元件及其成像特性：符号规则，折射球面及其近轴区物像关系，反射球面镜及其近轴区物像关系，反射平面镜成像的特点和应用，平板的成像公式及其应用，反射棱镜及其成像，透镜及其成像，共轴球面光学系统及其成像。
　　（八）理想光学系统及其成像关系
　　1.理想光学系统的基点和基面及其性质；
　　2.图解法确定理想光学系统的物像关系和基点、基面；
　　3.解析法确定理想光学系统的物像关系-成像公式和放大率公式；
　　4.理想光学系统的组合（双光组组合公式、截距法和正切法求解多光组组合公式）。
　　（九）光学系统像差基础和光路计算
　　1.光学系统的像差及光路计算：像差的基本概念，共轴球面光学系统中近轴区的光路计算，共轴球面光学系统中子午面内光线的光路计算；
　　2.光学系统的光束限制：孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳的作用及其确定方法，视场光阑、入射窗和出射窗的作用及其确定方法，渐晕和景深的概念。
　　（十）光学仪器
　　1.眼睛（眼睛的结构、调节能力，眼睛的缺陷及其校正方法）；
　　2.放大镜、显微镜和望远镜（基本原理、一般结构、基本使用方法）。
　　四、考试要求
　　物理光学部分
　　（一）光的电磁理论基础
　　l.掌握光电磁波的基本特性和基本参量；
　　2.熟练掌握光波在介质界面上反射定律和折射定律、菲涅耳公式，掌握反射和折射的相位、偏振特性和全反射特性。
　　（二）光的干涉
　　1.掌握光的相干性特性；
　　2.熟练掌握双光束干涉、多光束干涉特性；
　　3.掌握光学薄膜的处理方法；
　　4.掌握典型干涉仪和干涉滤光片的工作原理。
　　（三）光的衍射
　　1.熟练掌握夫朗和费衍射的基本特性：单缝衍射、圆孔衍射、多缝衍射、巴俾涅原理；
　　2.掌握菲涅耳衍射的特性：菲涅耳圆孔衍射、菲涅耳直边衍射；
　　3.熟练掌握光栅、波带片的特性；
　　4.掌握傅里叶光学基础知识。
　　（四）光在各向异性介质中的传播特性
　　1.熟练掌握光在单轴晶体中的传播特性；
　　2.掌握平面光波在单轴晶体界面上的双折射特性、相移特性、偏振特性；
　　3.掌握偏振棱镜、波片的工作原理和基本特性；
　　4.掌握晶体偏光干涉的原理和基本特性。
　　（五）晶体的感应双折射
　　1.掌握晶体(KDP、GaAs)的线性电光效应及基本应用；
　　2.掌握声光效应、法拉第效应概念。
　　（六）光的吸收、色散和散射
　　了解光的吸收、色散和散射的基本概念。
　　应用光学部分
　　（七）几何光学基础
　　1.掌握基本概念和基本定律；
　　2.熟练掌握基本光学元件及其成像特性。
　　（八）理想光学系统及其成像关系
　　1.掌握理想光学系统的基点和基面及其性质；
　　2.能通过图解法和解析法确定光学系统的物像关系，并能够进行简单的光学成像系统的设计；
　　3.熟悉光组的概念，并能够确定双光组和多光组的等效光组。
　　（九）光学系统像差基础和光路计算
　　1.了解光学系统的像差和色差概念、基本特点及其对成像的影响，能够求解简单的球面光学系统的光路和基本初级像差；
　　2.了解光学系统中光阑的作用和意义及其相关的概念，并能够确定简单光学系统的孔径光阑和视场光阑。
　　（十）光学仪器
　　了解基本助视光学仪器的基本原理和结构。
　　五、主要参考书目
　　1.石顺祥、王学恩、刘劲松，物理光学与应用光学（第二版），西安：西安电子科技大学出版社，2008.8。
　　2.郁道银、谈恒英，工程光学（第二版），北京：机城工业出版社，2006.2。
　　编制单位：中国科学院大学
　　编制日期：2013年6月27日