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La Enseñanza De Introducción Análisis Real

Actualmente estoy ayudando a enseñar una introducción al análisis real del curso de la universidad de Berkeley. El libro de texto que utilizamos en el Rudin "Principios de Análisis Matemático" (aka bebé rudin).

Estoy tratando de encontrar maneras de ayudar a los estudiantes a entender mejor el material. Mis trabajos incluyen

  1. La escritura soluciones a los ejercicios de tarea

  2. Encontrar otros ejemplos que pueden complementar Rudin, como Rudin a veces no presenta suficientes ejemplos

  3. Sugieren Problemas para el mediano plazo, y los Exámenes Finales

Para (2), he encontrado Kenneth Ross del libro (Análisis Elemental: La Teoría de Cálculo) muy útil. ¿Alguien sugieren otros libros, que hacen un buen trabajo en "la celebración de su mano y caminar a través de" con diversos conceptos en el análisis?

También, esta es mi primera vez de la enseñanza, así que me estoy preguntando cómo una buena solución. Debería simplemente mostrar las soluciones formales, o también para indicar a los estudiantes un poco acerca de cómo abordar el problema y construir intution. O es que gran parte de la literatura que se distraen y se unmotivating para que el estudiante lea?

Además, cada semana nos asignar alrededor de 10 a 14 problemas, pero sólo 3 de los problemas son graduales. Mis soluciones a los 3 clasificados problemas. Creo que hay algunas de las ventajas de este sistema, pero no te la voy a poner a los estudiantes en una fuerte desventaja si no escribo todas las soluciones? El tiempo es limitado, a veces, pero he pensado en escribir las soluciones a algunos de los otros problemas que no sean de el graduado de problemas. Así:

¿Cómo se decide qué problemas son dignos de escritura soluciones a (suponiendo que el tiempo es limitado y no tengo tiempo para escribir las soluciones para todos los 14 de problemas)?

¿Alguien tiene buenas ideas para complementar Rudin(que creo que es un gran libro, pero a mi los estudiantes pueden estar en desacuerdo) a los 40 estudiantes de pregrado de la clase? Este es un tipo de pregunta abierta. Me pregunto lo que otros hicieron en sus experiencias anteriores, si los hubiere, mientras que la enseñanza de una clase con ese libro?

21voto

Bryan Roth Puntos 3592

Queridos Rohan,

En primer lugar, permítanme decir que me puse un poco celoso después de leer el primer párrafo! Lo que se debe ser muy gratificante y un montón de diversión.

Creo que tienes derecho a estar preocupados de que muchos estudiantes van a encontrar Rudin del libro [como un aparte, no me gusta mucho este "Baby " X" cosas: parece que no tan sutilmente desalentador para describir a la universidad a nivel de los textos de esta manera, se puede decir cualquiera Rudin los Principios o, si usted debe usar un epíteto, "Poco Rudin", porque de hecho es un libro más pequeño que el resto de análisis de textos] demasiado concisa en y de sí mismo. Lo suficientemente fuerte como los estudiantes consideran que es un rito de pasaje y adaptarse a él con el tiempo, pero la totalidad de la actual generación de "off-Rudin" pregrado análisis de los textos parece ser bastante evidencia convincente de que el promedio de pregrado de las necesidades de un poco más de ayuda. Lo cual no quiere decir que Berkeley está poblada por el promedio de los estudiantes de pregrado, pero creo que incluso muy fuertes en los estudiantes, ya sea que lo reconozcan o no, podría aprender de manera más eficiente si el texto se complementa. (Sucede que este fue el principal texto utilizado en la clase de matemáticas que tomé durante mi primer trimestre en la Universidad de Chicago. No era completamente impenetrable ni nada de eso, mucho menos de lo que algunas de las conferencias más adelante en el curso! - pero yo creo que se ha beneficiado de algunos de los suplementos que usted describe. En cualquier caso, yo soy demasiado viejo para dar realmente una evaluación independiente de ese libro ahora: yo he tenido para llegar a los 20 años y he leído mucho de él hacia atrás y hacia delante infinidad de veces.)

La buena noticia es que la Rudin fenómeno está tan extendido que no hay casi infinitamente muchos lugares para ir de una fuente de más problemas, ejemplos y así sucesivamente. Usted realmente puede tener su selección de la basura. Pero ya que usted lo pidió, aquí hay dos libros que me gustan mucho, uno viejo y uno nuevo:

Gelbaum y Olmstead, Teoremas y Contraejemplos en Matemáticas.

Lo que dice es lo que usted consigue, y lo que tenemos es muy valioso. Pedir a los alumnos para contraejemplos es una gran manera de mantenerlos vivos y despiertos en un curso: es tan fácil para un joven estudiante para obtener desbordados por la avalancha de los teoremas y de no apreciar que muchos teoremas de análisis real tiene algo complicado declaraciones porque la simple declaración de que usted está esperando para que en primer lugar no es simplemente verdad. Viene con contraejemplos realmente ayuda a los estudiantes a participar en el desarrollo del material: si no haces nada de esto explícitamente, los mejores estudiantes hacen algunos por su cuenta, pero para muchos de los estudiantes el aprendizaje de los teoremas cantidad a una gran cantidad de arduo memorización.

Körner, Un Compañero de Análisis....

Este es un fantástico libro: una larga, hablador texto mucho de lo que se llena en los rincones, y trabaja muy duro para conseguir que el estudiante a apreciar por qué las cosas se organizan de la manera en que son. Por ejemplo, ahora una gran cantidad de instructores se han dado cuenta de la pedagógica, la necesidad de proporcionar más arriba-frente a la motivación de los números reales y el obviamente importante, pero inicialmente misterioso menos límite superior axioma. Körner del libro lleva esta línea de pensamiento a través de más hábilmente y a fondo que cualquier otro que he visto. Él le pide a la pregunta "¿Qué ocurre si tratamos de hacer cálculos en los números racionales?", y él vuelve una y otra vez para responder. Es tentador tirar un ejemplo de una función continua en un intervalo cerrado que alcanza su valor máximo sólo en un irracional punto y acaba de pasar, pero esto deja un montón de trabajo cognitivo a los estudiantes a apreciar realmente lo que está pasando. Körner hace mucho mejor que este. Por otra parte, Körner el libro termina con la mejor lista de análisis de los problemas que he visto nunca. Hay literalmente cientos de páginas de los problemas, cuidadosamente organizado y atractivamente presentados. Este es un recurso invaluable para alguien tratando de carne a cabo un curso de análisis.

Veo que ahora he escrito en longitud y no se aborda la mayoría de sus preguntas, que se refieren a los conjuntos de soluciones. Que puede ser para el mejor: ha sido un largo tiempo desde que regularmente escribió soluciones a los problemas. Esto me lleva de vuelta a mi pregrado días así, cuando eran escritos a mano y mimeografiado: sí, fue bastante extraña cosa que hacer, incluso en la década de 1990. (Yo te aconsejo tex hasta las soluciones en lugar de la escritura a mano, aunque incluso esto no es como la de rigor como uno podría pensar: tengo colegas que piensan que la manuscrita soluciones son más atractivos. Creo que estás loco, pero bueno.) No pude obtener cualquier información sobre ellos y, a menudo se preguntaba si eran realmente se está leyendo. Así que era mejor dejar esto para alguien más para que te aconsejen.

Buena suerte!

19voto

Avi Flax Puntos 14898

Tanto Pete-si la mente me llama 'Pete',el Dr. Clark,me disculpo-y Jesse han dado un excelente asesoramiento. Me gustaría meter la cuchara y agregar a mis 2 centavos de dólar sobre el asunto.

En primer lugar,yo también tengo Körner del libro y me gusta muchísimo.El libro de la frecuencia sido atacado,curiosamente,por no ser muy original o creativo en la elección de los temas y la organización. Yo no entiendo esta crítica.Es un libro para un intermedio de pregrado análisis real del curso-cómo creativa podría ser sin derrotar a su propósito?!? Es un gran complemento a poco Rudin y le pide un montón de preguntas profundas Rudin evita. También estoy de acuerdo Gelbaum y Olmstead es una necesidad en su escritorio para un curso de este tipo y ahora que está en Dover,no hay ninguna razón para que no la tienen.

A continuación,me gustaría recomendar una alternativa a Rudin. Sé que los puristas en la audiencia quiere linchar a mí ahora. Por desgracia,el triste hecho de la cuestión es que la mayoría de los estudiantes de hoy en día-especialmente en los Estados unidos-simplemente no son lo que solían ser en términos de disciplina o de fondo de formación. Pero mi objeción es más profundo que eso. Incluso si usted es lo suficientemente afortunado de tener fuertes los estudiantes,que realmente no se de el supuesto uso de Rudin simplemente porque es tan prístina y concisa. Van a ser capaces de hacer todos los problemas,comprender las definiciones y teoremas. Pero apuesto a que la mayoría de ellos salen de la no comprensión *por qué*es necesario construir toda esta maquinaria en el cálculo.Vi una revisión de poco Rudin en Amazon con algunos estudiantes alabando el libro como el Nuevo Testamento de análisis y uno de sus comentarios me dio pausa:" no dejes que la gente a mantenerse alejado de ella con la motivación. La motivación es para los débiles de mente para manejar real de matemáticas. Él no la venta de un coche,Rudin-acaba de hacer el libro y el que aprenderá El Verdadero Camino de la Matemática". O algo a ese efecto. Creo que esta actitud muestra exactamente lo que está mal con el uso del libro, incluso con fuertes estudiantes.

El libro que voy a recomendar que fue escrito-irónicamente-por Charles Chapman Pugh,quien enseñó a los honores curso de análisis en Berkeley durante más de 30 años. Se llama Real, Análisis Matemático y yo cariñosamente se refieren a ella como Rudin Hecho a la Derecha. El libro es presentado en el mismo nivel como Rudin, con ejercicios tan difícil si no es que más. Entonces, ¿qué tiene de diferente? En primer lugar,Pugh escribe en un hermoso y coloquial pero muy conciso estilo inmensamente agradable,contiene muchas referencias a las matemáticas de la literatura y, sin embargo, es increíblemente brusco y directo. Hay muy poco de charla.Entonces, ¿cómo es Pugh capaz de ser conciso como Rudin y todavía ser muy informativo y esclarecedor? Pugh tiene un don extraordinario como un libro de texto autor:Él parece saber instintivamente exactamente cómo muchas de las palabras que se necesita para explicar algo,no una palabra más, ni una palabra menos. Por ejemplo,al definir el conjunto de Cantor,se refiere a él como "el Cantor de polvo". Esta frase es muy esclarecedora pictóricamente el conjunto de Cantor por primera vez.Este intencional parsimonia,donde se elige cuidadosamente,pesa y mide cada palabra y cada fase,es una forma en que él lo hace. El otro es el libro está lleno de imágenes-hay, literalmente, una imagen en cada página. Pero lo sorprendente aquí es que ninguna de las fotos son desechables, o el espacio de relleno-cada foto es muy específicamente diseñado para hacer un punto. Por ejemplo,cuando se acredite que en general un espacio métrico,cada bola abierta es un conjunto abierto,lo presenta junto con una imagen de un disco abierto en el plano y de cómo un pequeño abierto pelota puede ser construido en cualquier lugar dentro de una bola abierta. El libro está cargado con bellas imágenes como esa y si Rudin había hecho la mitad de este en su presentación,el libro habría sido de manera mucho más accesible. También cubre ciertos temas infinitamente mejor, a continuación, Rudin-sus capítulos en función de los espacios y sus aplicaciones a las ecuaciones diferenciales,teórico de cálculo multivariable y el Lebesgue son infinitamente mejores, a continuación, Rudin.

Corre a la derecha y el fin de este libro para sus estudiantes.Vas a darme las gracias más tarde.Confía en mí.

Por último,para el muy buen consejo dado a usted por Pete y Jesse, me gustaría añadir una cosa más. Yo sugiero que tome un par de conferencias para construir los números reales a partir de los enteros para sus estudiantes. Sí,lo sé-una gran cantidad de analistas ahora están gritando a mí. Pero escúcheme. Creo que una de las razones de las dificultades de los estudiantes con la realización de cálculo de rigor para la primera vez es que no entiendo muy bien las propiedades de los números reales. Oh, por supuesto,conseguir los 10 axiomas,aprenden de ellos y, a continuación, muchos de ellos todavía lucha con derivados de las desigualdades. Esto,en mi opinión,es realmente donde el promedio de estudiante se pierde cuando se hace el análisis por primera vez. No entiendo muy bien la de Cauchy-Schwarz desigualdad o ¿por qué es importante en la determinación de la desigualdad de Triángulo,que en realidad no "get" ¿por qué no hay un número racional entre cualquiera de los 2 reales, ¿por qué existe un entero N > 0 tal que para cualquiera de los 2 reales x y y, Nx > y usted consigue la idea. Después me tomé el tiempo para la construcción de los números reales a partir de cero,nunca he tenido ningún problema para hacerlo. La gran objeción de muchos de los matemáticos es que la derivación se comía un semestre completo por sí mismo. Bien,si usted deletrear y comer con cuchara cada pequeño detalle de la construcción, seguro,eso es cierto. Pero no creo que usted tiene que hacer esto para lograr la experiencia necesaria. Sólo ciertos pasos que necesita un profesor para ayudar a los estudiantes a través de ella-el resto es sólo pala trabajo que puede-y debe-hacer si suministra correctamente con sugerencias. Claramente,el salto de los números racionales a los números reales se debe hacer cuidadosamente y en detalle.Creo que los pasos anteriores-la construcción de los números naturales a partir de los axiomas de Peano,etc.,se puede hacer con mucho menos detalle si los pasos clave son un hecho.Llenar estos vacíos pueden ser la base para la maravillosa conjuntos de problemas para los estudiantes. Terence Tao del curso de análisis de la UCLA famoso se hizo de ese modo.Tao encontró el 2 a 3 semanas o así que el trabajo que se necesitaba para hacerlo más pagado en la profundidad de la comprensión de sus alumnos tenía entonces-el estándar luchando con límites estaba casi completamente evitados y la última parte del curso no sólo fue mucho más rápido, a continuación, en una clase estándar, no era mucho mayor comprensión por parte de los estudiantes. Yo estaba absolutamente anonadado leer acerca de esto en el prefacio a Tao del Análisis I y Análisis II libros y estoy con ganas de probar a mí mismo cuando me enseñan real análisis de la primera vez. Sugiero encarecidamente que probarlo y ver cómo va. (De hecho,Pugh lugar a toda prisa croquis del desarrollo en el primer capítulo-dando un muy bien detallada cuenta de la construcción de R de Dedekind cortes de racionales, donde la mayoría de los textos prefieren convergente de Cauchy secuencias de racionales.Este está muy bien hecho-aunque no estoy de acuerdo con él llamando a Edmund Landau de Fundamentos de Análisis "clásico aburrido".Creo Landau, el libro debería ser de lectura obligatoria para todas las matemáticas majors como se preparan para la escuela de postgrado.)

De todos modos, ese es mi muy larga de 2 centavos de dólar sobre el asunto. Buena suerte,háganos saber cómo le fue!

18voto

Jesse Madnick Puntos 13166

Antes de comenzar, un descargo de responsabilidad: yo soy un estudiante que nunca ha enseñado oficialmente una división superior curso de matemáticas antes, así que tal vez usted debe tomar estas sugerencias y opiniones) con un grano de sal. (Pero para lo que vale, creo que gastar una cantidad excesiva de tiempo a pensar acerca de la pedagogía y el diseño del currículo, especialmente en lo relativo a la licenciatura de clases de análisis.)

Sugerencias:

(1) Ejemplos. Diciendo que Rudin "a veces no presenta suficientes ejemplos" es, creo, un poco de un eufemismo. Personalmente, mi inclinación es siempre presentar un ejemplo (y no ejemplo) de una definición tan pronto como se presentó.

Para ejemplos sobre métrica conceptos de espacio, definitivamente, usted debe comprobar fuera de Métrica Espacios por Searcoid. Este libro sigue un poco de enfoque poco convencional para el tema, pero se carga con ejemplos.

Otro gran libro es Contraejemplos en el Análisis, cuya utilidad no puedo exagerar.

(2) Proporcionar la motivación. En un primer curso de análisis real, no es raro ver a los estudiantes ha preguntado qué es exactamente el punto de todo esto es. Rudin también no ofrece mucho en el camino de la motivación.

A menudo me gusta explicar que al menos uno de los objetivos es proporcionar un tratamiento riguroso de cálculo. Proporcionar ejemplos de lo contrario es también una buena forma de ilustrar la forma en que todos estos aparentemente pedante detalles son bastante necesarios. En una nota relacionada:

(3) Nombre de los conceptos. Por ejemplo, en el Capítulo 2, Rudin demuestra que la compacidad implica limitar punto de compacidad... excepto que el término "punto límite compacidad" nunca es realmente utilizado. Como resultado, el teorema de (2.37), parece bastante arbitrario; ¿por qué debería importarnos? Dar conceptos de nombres puede ayudar a enfatizar su importancia.


Yo mismo me enteré análisis real de Bebé Rudin los Principios. Aquí están algunas de las cosas que yo realmente deseaba Rudin había mencionado:

  • Hecho: Si para todo $\epsilon > 0$, tenemos $a < b + \epsilon$, entonces $\leq b$ -- suponiendo que $a$ y $b$ son independientes de $\epsilon$.

Este hecho supone implícitamente en un sinnúmero de $\delta$-$\epsilon$ pruebas. Como estudiante, me pareció difícil de explicar por qué nos podría a veces "deshacerse de los $\epsilon$" y a veces no podíamos. Este hecho lo explica.

  • Hecho: $a = \sup S$ iff: a) $a \geq x$ para todo $x \in S$, y b) $\forall \epsilon > 0$, $\exists x\in S$ tal que $a < x + \epsilon$.

Este hecho hace que el trato con inf y sup muy fácil.

  • Compacto subconjuntos son siempre cerrados y acotados. La importancia de Heine-Borel es que en $\mathbb{R}^n$, lo contrario también es cierto.

  • La apertura y la closedness son propiedades de los subconjuntos de un espacio métrico. En cada espacio métrico $(X,d)$, los conjuntos $\emptyset$ y $X$ son siempre abiertos y cerrados. (En una nota relacionada: los juegos pueden ser abiertas, cerradas, ambos o ninguno.)

  • Cauchy secuencias son acotados.

  • La actual "fórmulas" para limsup y liminf no están incluidos. Por eso me refiero a: $$\limsup a_n = \inf_{n\geq 1}\sup_{k\geq n} a_k,$$ $$\liminf a_n = \sup_{n\geq 1}\inf_{k\geq n} a_k.$$ Esta definición es mucho más fácil de trabajar que "la mayor subsequential límite". Tal vez la equivalencia de los dos conceptos puede ser incluido como un ejercicio.

  • Deje que $a,b \in \mathbb{R}$. Si $f, g$ son uniformemente continua, entonces es de $af + bg$ pero $fg$ no puede ser. Si $f_n, g_n$ son uniformemente convergente, entonces también lo es de $af_n + bg_n$ pero $f_ng_n$ no puede ser.

  • Teorema 7.12 estados que la convergencia uniforme preserva la continuidad. Pero, de hecho, la convergencia uniforme también conserva uniforme de continuidad, también, así como el acotamiento (que es un mencionó paso en el Ejercicio 1 de este capítulo.) Estos hechos proporcionan una razón adicional para la atención acerca de la convergencia uniforme.

  • Convergencia uniforme sólo tiene sentido para las secuencias de funciones. También, es equivalente a la convergencia en $C(X,Y)$ con la topología inducida por la sup de la norma. (Este es el verdadero contenido del Teorema 7.9)

  • Teorema 7.25 es una forma débil de la Ascoli-Teorema de Arzela (también sin nombre). Como se ha dicho, proporciona condiciones suficientes para la existencia de un uniformemente convergente larga. Entonces, ¿qué? Bueno, la verdad es que este teorema clasifica los subconjuntos compactos de $C(X,Y)$ -- mucho en el camino de Heine-Borel clasifica los subconjuntos compactos de $\mathbb{R}^n$. (Hay que admitir que esta viñeta podría ser un poco abstracto para la mayoría de los estudiantes). De todos modos, esta conexión se establece a través de Teorema 3.6, que implica la compacidad secuencial (también sin nombre!), lo que me lleva a:

  • La compacidad es equivalente a secuencial de compacidad en espacios métricos (Rudin sólo menciona una sola dirección).


Por último, yo sugiero que si usted está escribiendo soluciones formales que intenta ser 100% a prueba de balas riguroso. Si este curso está siendo utilizado como una introducción-a-prueba-curso de escritura, los estudiantes realmente se beneficiarían de ver lo que un 100%-solución correcta.

(Lo siento por todas las ediciones, pero acabo de recordar todos estos puntos extra!)

9voto

Stat Puntos 4224

Un libro excelente para los principiantes es Stephen Abbott Comprensión del Análisis. También puede intentar Un Enfoque Radical para Análisis Real de David Bressoud

0voto

Sir Jective Puntos 1523

Pugh Real del Análisis Matemático es bastante fácil de aprender y lleno de imágenes, para ayudar a clarificar conceptos para sus estudiantes.

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