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本書は、背景となる数学・物理を適宜習得しながら、化学（物理化学）の高みに到達できるよう、下記のような構成になっている。
◎まず、物理化学を学ぶために必要な数学を、初等関数からフーリエ級数まで、各項目別に解説した（第1～10章）。第11～14章では、第10章までに学んだ数学・物理の基礎を踏まえて、物理化学の二本柱である「量子化学」と「化学熱力学」の基礎を解説しつつ、それら分野における数学の使い方と問題の解き方を詳述した。
◎式や導出が長くなる箇所は付録に、補足的事項やより専門的な解説などはWebページの補足にまとめ、本文の見通しをよくした。
◎演習問題は章末ではなく本文中の内容に即した適当な箇所に配置し、解答と解説を巻末に収めた。