2019年深圳大学高等研究院933数据科学及其应用考纲及参考书目

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一、考试基本要求

　　《数据科学及其应用》考试大纲适用于报考2018年深圳大学复杂系统与数据科学硕士研究生入学考试。

　　该科目包括四部分：（1）数学综合（2）高级物理、（3）高级生物学、（4）高等化学，考生根据自己的专业基础，从下列四部分内容中选择其中一个部分进行答题。

　　二、考试大纲

　　（一） 数学综合

　　1.考试基本要求

　　本考试主要目的是测试考生对微积分、线性代数最基本内容的理解、掌握和熟练程度。要求考生熟悉的基本理论、掌握微积分、线性代数的基本方法,具有较强的抽象思维能力、逻辑推理能力和运算能力。

　　2.考试内容

　　2.1高等微积分

　　（1）极限与连续：数列极限、函数极限、函数的连续性和一致连续性、闭区间上连续函数的性质。掌握数列极限与函数极限的概念，理解无穷大（小）量的概念及基本性质；掌握极限的性质（唯一性、有界性、保号性）及四则运算性质、单调有界收敛定理、Cauchy收敛准则、迫敛性（两边夹、夹挤）原理、两个重要极限；掌握函数的奇偶性、单调性、周期性、有界性等特殊性质；掌握连续性的概念及间断点的分类，掌握初等函数的连续性；掌握闭区间上连续函数的性质：有界性、最值性、介值性（零点定理）、一致连续性。

　　（2）一元函数微分学：导数、微分、求导运算与法则、微分运算、微分中值定理、洛必达法则、泰勒公式、函数单调性、极值与最值、凸性与拐点。理解可导与可微、可导与连续的概念及其相互关系，理解导数的几何意义；理解函数极值点与极值、凸性、拐点等概念；掌握（高阶）导数、微分的四则运算与复合函数求导运算法则，掌握左、右导数的概念以及分段函数求导方法，掌握导函数的介值定理；会用导数研究函数的单调性与极值性，会用二阶导数研究函数的凸性与拐点；掌握微分中值定理及其在根的判定、不等式、不定式极限（洛必达法则）等方面的应用；掌握泰勒公式及其在极限、极值点判定等方面的应用；掌握极值与最值的求法、凸的等价定义、以及凸性在不等式等方面的应用。

　　（3）实数的完备性：区间套、聚点、开覆盖的概念。理解聚点概念及其刻画，理解区间套、开覆盖等概念；理解关于实数完备性的六大基本定理及其证明思想；会用实数完备性定理证明闭区间上连续函数的有界性、最值性、介值性（零点定理）、一致连续性。

　　（4）一元函数积分学：不定积分、定积分、换元法与分部积分法、牛顿莱布尼兹公式、变上限积分、积分中值定理、定积分在几何中的应用、无穷积分、瑕积分。掌握原函数、不定积分的概念及其基本性质；熟记不定积分的基本公式，掌握换元积分法和分部积分法，会求初等函数、有理函数和三角有理函数的积分；掌握定积分的概念、可积条件、可积函数类；掌握定积分的性质，熟练掌握微积分基本定理、定积分的换元积分法和分部积分法以及积分中值定理；掌握变上限积分的性质；能用定积分计算平面图形的面积、弧长、旋转体的体积与侧面积；理解广义积分收敛的概念、Cauchy收敛准则，掌握广义积分收敛性的比较判别法，无穷积分的狄利克雷判别法、阿贝尔判别法。

　　（5）无穷级数：数项级数、绝对收敛和条件收敛、判别法、函数项级数、一致收敛、幂级数、收敛半径、收敛域、（幂级数）泰勒级数、傅立叶级数。理解数项级数敛散性的概念，掌握数项级数的基本性质；掌握正项级数的比较判别法和根式判别法；掌握任意项级数的狄利克雷判别法和阿贝尔判别法；掌握函数项级数（函数列）一致收敛性判别法、一致收敛函数项级数（函数列）的性质；掌握幂级数收敛半径与收敛域的概念与求法、幂级数的性质， 能够将函数展开为幂级数；掌握周期函数傅立叶级数的展开与收敛性。

　　（6）多元函数微分学：多元函数的极限与连续、全微分、（高阶）偏导数、方向导数、泰勒公式、隐函数求导及几何应用。掌握多元函数极限、偏导数、全微分、方向导数的概念及其求法；掌握高阶偏导数的计算、低阶泰勒公式的计算；掌握多元函数的极值、条件极值的概念及其判别；掌握隐函数求导方法及其几何应用。

　　（7）含参变量积分：含参变量正常积分，含参变量反常积分、格马函数、贝塔函数。掌握含参变量正常积分的分析性质；掌握含参变量反常积分的一致收敛性及判别法；掌握含参变量反常积分的分析性质；掌握格马函数与贝塔函数的性质与相互关系；

　　（8）重积分、曲线积分和曲面积分：积分、重积分计算、第一（二）型曲线积分、第一（二）型曲面积分、格林公式、高斯公式、斯托克斯公式。理解重积分、第一（二）型曲线积分、第一（二）型曲面积分的概念、基本性质与几何意义；掌握二重积分与三重积分的常用计算方法及几何应用；掌握第一（二）型曲线积分、第一（二）型曲面积分的计算；掌握并能运用格林公式、高斯公式、斯托克斯公式。

　　2.2线性代数

　　（1）行列式：了解行列式概念的引出及应用、排列、排列的逆序数、偶排列与奇排列的概念与性质排列、排列的逆序数、偶排列与奇排列的概念与性质、拉普拉斯定理.理解对角形行列式的性质、子式和代数余子式、行列式的乘法定理.掌握n级行列式的定义、行列式的性质、简化行列式的计算、行列式按一行（列）展开定理、Cramer法则及应用。

　　（2）线性方程组：了解线性方程组初等变换的概念及性质.理解线性组合和线性表出以及两个向量组等价的概念、矩阵秩的概念、矩阵k级子式的概念及矩阵秩为r的充分必要条件、向量组线性相关性与齐次线性方程组解的关系.掌握利用初等变换（消元法）解线性方程组的方法、矩阵的初等变换、数域P上的n维向量的概念及运算规则、向量组线性相关、线性无关的概念及基本性质、求向量组的极大线性无关组与秩、计算矩阵秩的方法、线性方程组有解判别定理、齐次线性方程组解的性质及基础解系的概念、齐次线性方程组基础解系的方法、非齐次线性方程组解的结构定理。

　　（3）矩阵：了解矩阵乘积(为方阵时)的行列式与秩和它的因子的行列式与秩的关系、可逆矩阵与矩阵乘积的逆与秩的关系、分块矩阵及分块矩阵的运算规律及应用。理解矩阵A可逆及逆矩阵的概念、初等矩阵的概念与性质、矩阵等价的概念、任一矩阵都与其标准形等价。掌握矩阵的加法、乘法、数量乘法及矩阵的转置定义及性质、伴随矩阵与逆矩阵的关系、初等变换与初等矩阵的关系及矩阵A与B等价的充要条件、判定可逆性和求逆矩阵的方法。

　　（4）二次型：了解二次型、二次型矩阵的概念及二次型的矩阵表示、复二次型、实二次型的规范形及规范形的唯一性（惯性定理）。理解矩阵合同的概念及性质、二次型的标准形概念、任一对称矩阵都合同于一对角矩阵。掌握用非退化线性替换化二次型为标准形的方法、正定二次型及正定矩阵的概念、二次型为正定的充分必要条件及正定矩阵的性质。

　　（5）线性空间：了解集合，映射的概念、线性空间的定义与简单性质、子空间的概念、直和的概念。理解线性空间维数、基与坐标的概念、子空间交与和的概念、维数公式、数域P上两个有限维线性空间同构的充分必要条件。掌握过渡矩阵的概念及坐标变换公式、线性空间V的非空子集W成为子空间的条件、生成的子空间概念及性质、掌握V1+V2是直和的充分必要条件、同构概念及性质。

　　（6）线性变换：了解线性变换的简单性质；线性变换的乘法、加法、数乘、逆变换的概念与性质、特征子空间概念、Hamilton-Caylay定理。理解相似矩阵的概念与性质、线性变换的值域与核的概念及主要性质、不变子空间的概念及主要性质。掌握线性变换的概念、恒等变换、数乘变换、线性变换在某基下的矩阵的概念、在取定一组基后，线性变换与n×n矩阵1—1对应、用线性变换矩阵计算向量的象的坐标的公式、线性变换在两组基下的矩阵之间的关系、特征值与特征向量的概念以及求特征值与特征向量的方法、n维线性空间的一个线性变换在某基下的矩阵为对角矩阵的充分必要条件及判别办法、矩阵相似于一个对角矩阵的条件。

　　3.考试基本题型

　　主要题型可能有：判断题、填空题、计算题、证明题等。试卷总分为150分。

　　4.主要参考书目

　　（1）《经济应用数学基础（一），微积分》 ，第二版, 龚德恩、范培华，高等教育出版社.

　　（2）THOMAS'CALCULUS, George B. Thomas, Jr., Maurice D. Weir, Joel Hass, PEARSON, Twelfth Edition.

　　（3）《数学分析讲义》，第五版，上下册，刘玉琏，傅沛仁，苑德馨, 刘宁，高等教育出版社.

　　（4）《简明线性代数》 ，2002年2月第一版，丘维声主编，北京大学出版社

　　（5）Steven J. Leon, Linear algebra with applications, Pearson, 2010, 8th Edition

　　（二） 高级物理

　　1.考试基本要求

　　考核学生对物理高级课程的基本概念、基本知识掌握的程度，物理知识面的宽度以及对相关知识的综合运用能力。

　　说明：对所列内容分“掌握”和“了解”两种不同的要求，其含义如下：

　　掌握：要求对基本思想、基本概念、公式推导、公式的运用和计算技巧有全面的掌握；

　　了解：对基本思想和基本概念有很好的理解。

　　2.考试内容

　　试题覆盖以下3个部分：量子力学、电动力学、固体物理:

　　第一部分：量子力学部分  （主要参考教材：量子力学概论, David J. Griffiths）

　　1.1波函数

　　(1)波函数的统计诠释（掌握）、(2)量子态叠加原理（掌握）(3)统计分布下平均值和方差的求解(掌握)

　　1.2 Schrödinger方程及求解

　　(1)薛定谔方程 （掌握）、(2)方势垒和方势阱（包括一维无限深势阱）的定态薛定谔方程求解（掌握）、(3)δ势垒和δ势阱的定态薛定谔方程求解（掌握）

　　1.3力学量的算符表达

　　（1）算符的运算规则（掌握）、2）厄米算符的本征值和本征函数 （掌握）、（3）共同本征函数 （掌握）

　　1.4力学量随时间的演化与对称性

　　(1)随时间的演化（掌握）、(2) 守恒量与对称性的关系（掌握）、(3) 量子力学的三种表象（representation）：Schr?dinger表象、Heisenberg表象及相互作用表象（掌握）

　　1.5自旋

　　(1)电子自旋与自旋算符（掌握）、（2）总角动量的本征态（了解）、（3）自旋单态与三重态（了解）

　　1.6力学量本征值问题的代数解法：

　　（1）一维谐振子的Schr?dinger方程因式分解法 （掌握）、（2）角动量的本征值和本征函数 （掌握）

　　1.7微扰论

　　（1）非简并态微扰论 （掌握）、（2）简并态微扰论（掌握）

　　第二部分：电动力学  （主要参考教材：电动力学导论, David J. Griffiths ）

　　2.1矢量分析

　　（1）梯度、散度和旋度的相关微积分计算（掌握）、（2）球坐标和柱坐标体系中的矢量计算（掌握）

　　2.2静电和静磁学

　　（1）电磁场中高斯定理和安培定理（掌握）、（2）标量势和矢量势（掌握）、（3）拉普拉斯方程基本性质及其在求解电磁学问题中的应用（掌握）

　　2.3电磁波

　　（1）克斯韦尔方程组（掌握）、（2）电动力学中的守恒定理（掌握）、（3）电磁波在真空及介质中传播（掌握）

　　2.4狭义相对论

　　（1）狭义相对论中的时空结构（掌握）、（2）相对论力学（掌握）、（3）相对论电动力学（掌握）

　　第三部分：固体物理 （主要参考教材：固体物理导论, Charles Kittel）

　　2.1晶体结构、衍射和倒格子

　　（1）布拉伐格子（掌握）、（2）倒格子的计算和不同布拉伐格子的倒格子（掌握）、（3）晶体的衍射（掌握）、（4）布里渊区（掌握）

　　2.2声子

　　（1）声子概念的导出（掌握）、（2）一维原子链模型中的声子模式（掌握）、（3）态密度（掌握）、（4）声子热容（掌握）、（5）热导（掌握）

　　2.3自由电子气

　　（1）自由电子气模型（掌握）、（2）电子气的热容（掌握）

　　2.4能带论

　　（1）近自由电子气模型（掌握）、（2）布洛赫波（掌握）、（3）紧束缚模型（掌握）、（4）能带的物理意义和简单计算（掌握）

　　2.5金属、半导体和绝缘体

　　（1）能隙（掌握）、（2）费米面（掌握）、（3）半导体的能带及形成机制（掌握）

　　3.基本题型

　　试卷总分150分，能题型包括：

　　(1)简答题：小型的问答题、证明题、计算题，分数通常在7到10分之间；

　　(2)计算题：综合性的计算题或证明题，分数在15到30分之间。

　　（三）高级生物学

　　1. 考试基本要求

　　掌握现代生物学的基础知识，掌握基因调控的过程和原理。同时了解热点进展，掌握生物信息学和大数据处理和分析，掌握基因工程的应用，为今后研究生专业课和实验课的学习奠定良好的基础。

　　2.考试内容

　　（一）掌握核酸DNA和RNA、氨基酸、蛋白、脂类、糖类的结构特点和功能的相关性

　　（二）掌握生物膜结构、跨膜蛋白和细胞器的结构和功能

　　（三）掌握细胞中能量代谢过程，特别是糖酵解和脂肪代谢

　　（四）掌握蛋白转运过程，信号通路传导和激酶的功能

　　（五）掌握细胞有丝分裂和减数分裂过程，包括DNA复制过程、细胞周期、DNA损伤和修复

　　（六）掌握基因组结构，原核和真核生物转录过程、RNA代谢过程（包括RNA转录、翻译和降解）

　　（七）掌握蛋白质翻译过程和蛋白质代谢过程

　　（八）了解高通量测序原理和大数据分析和处理，掌握转录组RNA测序原理和过程以及生物信息学分析特点。

　　3. 考试形式及试卷结构

　　试卷总分150分，题型可能有：

　　（1）选择题、填空题、判断题： 分数通常在2到5分之间；

　　（2）简答题： 分数通常在5到15分之间；

　　（3）计算题和问答题：分数在10到15分之间

　　4.主要参考书目

　　(1) 《Gene》十一版，Jocelyn E.Krebs、Elliott S.Goldstein、Stephen T.Kilpatrick，高等教育出版社，2014

　　(2) 《Essential  cell biology》Bruce Alberts，Garland，2013

　　(3) 《Biology》第十版，Neil A.Campbell，Pearson

　　(4) 《Biochemistry》Reginald H. Garrett and Charles M. Grisham，Mary Finch， 2013

　　（四）高等化学

　　一、考试基本要求

　　“高等化学”考试的主要目的是要求考生对高等化学内容的理解，包括结构与机理、反应与合成，并熟悉聚合物化学结构、链构象、以及热力学理论。

　　二、考试内容

　　试题覆盖以下2个方面：高等有机化学和大分子物理化学。具体包括：金属有机化学在偶联反应中的应用、逆合成和多步合成反应、聚合物的合成方法和聚合机理、相平衡与相转变、分子链结构与构象、散射理论、聚合物溶液、本体、凝胶的基本性质和行为。

　　三、考试基本题型

　　总计150分，主要题型有：选择题、问答题和反应机理题，其中选择题占总分数的约20%，问答题占总分数的约40%,完成反应式或反应机理题占总分数的约40%。

　　四、主要参考书目

　　（1）“Advanced Organic Chemistry (7th Ed)”，Francis A. Carey.; and Richard. J. Sundberg, 2007；

　　（2）“Polymer physics”，Michael Rubinstein，Oxford University Press，2003；

　　（3）“Polymer Chemistry“，Paul C. Hiemenz, etc. CRC Press，2007.