现代数学方法选讲

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出版者:高等教育出版社
作者:谢季坚等编
出品人:
页数:168 页
译者:
出版时间:2003年1月1日
价格:12.40元
装帧:平装
isbn号码:9787040091397
丛书系列:
图书标签:
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  • 理论数学
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具体描述

《现代数学方法选讲》是由高等教育出版社出版的。

好的,这是一份关于《现代数学方法选讲》之外的、详细且内容丰富的图书简介,旨在涵盖多个不同领域的深入探讨,同时避免提及原书内容。 《跨越边界:当代科学计算与数学建模前沿探索》 本书导读 在二十一世纪,科学的进步日益依赖于对复杂系统的精确理解与高效模拟。本书《跨越边界:当代科学计算与数学建模前沿探索》旨在为读者提供一个全面而深入的视角,审视现代计算科学如何与基础数学理论、工程实践以及新兴交叉学科深度融合。我们聚焦于那些在理论上具有深刻洞察力,在应用中能产生实际影响的前沿方法与技术。 本书结构严谨,内容涵盖了从连续介质力学的高阶数值求解到离散系统在网络科学中的新兴应用,力求展现当代数学方法在解决实际工程与科学难题中的强大威力。我们避免了对单一经典理论的重复阐述,而是着重于方法论的创新与多学科的融合。 第一部分:高级数值分析与偏微分方程的现代求解 本部分深入探讨了复杂物理系统建模中不可或缺的数值技术。我们首先从有限元方法(FEM)的高阶逼近理论入手,不仅仅讨论其基本框架,更侧重于非标准网格生成技术(如自适应网格加密策略与嵌入式边界处理)在处理复杂几何边界和高梯度区域时的优化。 接着,我们转向谱方法,特别是径向基函数插值(RBFs)在求解高维常微分方程(ODEs)和特定形式偏微分方程(PDEs)中的应用。我们将详细分析RBFs在处理无网格问题时的优势,并对比其与传统有限差分法(FDM)在精度、稳定性和计算成本上的权衡。 此外,本部分将重点剖析快速多极子方法(FMM)及其在牛顿引力、库仑相互作用等长程作用力计算中的效率提升。通过对FMM算法中误差控制与层次化数据结构的深入解析,读者将理解如何将原本$O(N^2)$的复杂度降至近乎线性时间。 第二部分:信息论、复杂网络与随机过程 信息时代的核心在于对不确定性的量化与处理。本部分聚焦于信息论在数据压缩、信道编码以及模式识别中的基石作用,特别是非平稳信息熵的计算方法及其在时间序列分析中的应用。 随后,我们将目光投向复杂网络理论。不同于传统的图论,本书探讨了动态网络(时间演化的网络拓扑)的建模方法,例如使用随机过程描述节点连接概率的变化。我们详细阐述了网络同步理论,分析了耦合振子系统在不同拓扑结构下实现同步或反同步的临界条件,这对于理解大脑皮层活动和分布式传感器网络至关重要。 在随机过程方面,我们将重点研究马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法的现代变种。除了经典的Metropolis-Hastings算法,我们将深入探讨Hamiltonian Monte Carlo (HMC),分析其利用梯度信息加速收敛的机制,并讨论其在贝叶斯推断中处理高维、高度相关参数空间的有效性。 第三部分:优化理论、控制系统与最优传输 优化是决策制定的数学核心。本部分跳出了基础线性规划的范畴,转而深入研究非光滑优化与大规模随机优化。我们将介绍次梯度法在处理约束集非凸或目标函数不连续情况下的应用,并详细讨论随机梯度下降(SGD)算法的收敛性分析,特别是其在深度学习优化中的实际局限与改进策略(如动量与自适应学习率方法)。 在控制理论方面,本书侧重于模型预测控制(MPC)的实际部署。我们解析了如何将实时数据融入到模型预测中,以及在计算资源受限的情况下,如何利用凸优化求解器进行快速的在线优化。 最后,一个引人注目的章节将献给最优传输理论(Optimal Transport, OT)。我们超越了经典的Kantorovich问题,探讨了Wasserstein距离作为度量空间在现代机器学习和图像配准中的优势。本书将展示如何利用Sinkhorn迭代等算法高效地近似计算OT距离,及其在域适应(Domain Adaptation)中的强大潜力。 第四部分:离散结构、组合优化与算法复杂性 本部分关注离散数学在解决资源分配和逻辑结构问题中的应用。我们将探讨整数规划(IP)的现代求解技术,特别是割平面法与分支定界法的最新进展,以及如何利用列生成技术处理具有指数级约束的实际调度问题。 此外,本书对图算法进行了前沿的考察。我们不限于经典的搜索算法,而是深入研究最大流/最小割定理在网络鲁棒性分析中的应用,并探讨了NP-难问题的近似算法设计,例如使用半定规划松弛(SDP Relaxation)来获得旅行商问题(TSP)或最大割问题的高质量近似解。 结语 《跨越边界:当代科学计算与数学建模前沿探索》旨在提供一个超越教科书基础概念的视角,引导读者掌握解决前沿科学和工程挑战所必需的深层数学工具。本书适合具有扎实微积分、线性代数和基础数值分析背景的研究人员、高年级本科生及研究生,是构建现代跨学科问题解决能力的理想参考资料。通过对这些方法的系统学习,读者将能够更有效地应对未来科学计算领域日益复杂的挑战。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书最让我欣赏的一点是,它不仅讲“是什么”,更讲“为什么”。作者在讲解每一个数学方法时,都会追溯其产生的历史背景和解决问题的初衷,这让我对这些方法有了更深刻的理解,也更能体会到数学发展的脉络。 例如,在讨论线性代数时,它没有仅仅停留在矩阵和向量的运算上,而是深入探讨了矩阵作为一种变换的本质,以及它在解决多变量问题中的强大威力。作者通过例如图像处理中的旋转、缩放,物理学中的力学分析,以及经济学中的投入产出模型等例子,生动地展示了线性代数在各个领域的广泛应用。他强调了线性方程组的求解、特征值和特征向量的概念,并解释了它们如何帮助我们理解系统的稳定性、模式识别等问题。这一点让我感觉,我不仅仅是在学习一种数学工具,更是在学习一种解决问题的思维方式。

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这本书的内容安排非常合理,每一章都像是一个独立的知识模块,既可以连贯阅读,也可以根据自己的兴趣选择性阅读。这对于时间不充裕但又想拓展数学知识的读者来说,简直是太友好了。 我个人非常喜欢关于微分几何的部分。之前我对曲面的理解仅限于三维空间中的一些常见形状,但这本书通过介绍曲率、测地线等概念,让我看到了描述和分析复杂曲面的强大工具。作者通过例如地球表面最短路径(大圆航线)、物理学中的广义相对论等例子,生动地说明了微分几何在理解空间几何性质和物理定律中的重要性。他解释了法向量、切空间、高斯曲率等基本概念,并介绍了曲面之间的等距变换。这部分内容虽然有一定的深度,但作者的讲解非常到位,让我能够领会其中的精髓。

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这本书的深度恰到好处。它既能让你领略现代数学的风采,又不至于让你望而却步。每一个概念的引入都经过深思熟虑,每一个例子的选择都极具代表性。 尤其令我印象深刻的是关于数论的章节。之前我总以为数论只是研究质数、同余等简单的数性质,但读完之后,我才了解到它背后蕴含的丰富理论和广泛应用。作者通过例如哥德巴赫猜想、模运算在密码学中的应用等例子,让我看到了数论的魅力。他详细介绍了欧几里得算法、二次剩余、丢番图方程等重要概念,并解释了它们在现代密码学、编码理论等领域的关键作用。这一点让我深感震撼,因为它展示了看似古老的数论是如何在现代科技中扮演着至关重要的角色的。

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这本书简直是我近期读到最令人惊艳的数学科普读物了!作为一个数学爱好者,我一直对那些“高深莫测”但又充满魅力的现代数学分支有着强烈的好奇心,但苦于缺乏系统性的入门指导。而《现代数学方法选讲》恰恰填补了我的这一空白。它不是那种枯燥乏味、充斥着大量符号和定理的教科书,而是以一种非常生动、形象的方式,将那些看似抽象的数学概念娓娓道来。书中的例子选取得非常巧妙,既有历史渊源,又有现实应用,让我一下子就明白了这些数学工具是如何被发明出来的,以及它们在科学、工程、金融等各个领域发挥着怎样的作用。 比如,关于图论的那部分,我之前对它仅有的印象是“画圈圈连线”,但读完之后,我才了解到它背后蕴含的深刻逻辑和广泛应用。书中通过一些经典的谜题和实际问题,比如交通网络的优化、社交网络的分析,让我看到了图论强大的解决问题的能力。作者的讲解非常清晰,即使是初次接触图论概念的读者,也能轻松理解。他还深入浅出地介绍了诸如最短路径算法、最大流问题等核心内容,并联系到了实际生活中的例子,例如快递配送路线规划、数据传输的效率优化等。这一点让我印象深刻,因为它让我看到了数学与现实世界的紧密联系,不再是高高在上的象牙塔里的知识。

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我一直觉得,学习数学的乐趣在于理解其背后的逻辑和思想,而这本书恰恰抓住了这一点。它没有一股脑地塞给你一大堆公式,而是循序渐进地引导你思考,让你在不知不觉中就掌握了重要的数学思想。作者在介绍每个概念时,都会先从一个直观的问题入手,然后慢慢地引入数学工具来解决这个问题,这种教学方式非常符合我的学习习惯。 特别是关于概率论的那部分,我之前对随机性的理解一直比较模糊,总觉得它是一种不可控的因素。但是,这本书通过一些生动的概率实验和统计分析,让我看到了概率论如何能够量化不确定性,并用来预测和控制风险。作者还详细阐述了中心极限定理、大数定律等核心概念,并且用通俗易懂的语言解释了它们在金融、保险、科学研究等领域的实际应用。例如,在金融领域,概率论可以帮助分析股票市场的波动性,评估投资风险;在医学领域,它可以用于分析临床试验的结果,评估药物的有效性。

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这本书最大的价值在于,它不仅仅是传授知识,更是在培养一种数学思维。它教会我如何用数学的视角去观察世界,如何用数学的工具去分析问题,如何用数学的逻辑去解决问题。 我对计算科学和算法理论的介绍非常着迷。这本书没有把它们写成枯燥的计算机编程指南,而是深入探讨了算法设计的基本原理和复杂度分析。作者通过例如排序算法、图搜索算法等例子,生动地展示了算法的效率对于解决实际问题的重要性。他解释了例如时间复杂度、空间复杂度、NP完全性等核心概念,并讨论了它们在人工智能、大数据分析等领域的意义。这一点让我看到了数学与计算机科学的紧密结合,以及它们如何共同推动着现代科技的发展。

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作为一本“选讲”的书,它非常明智地选择了几个最能代表现代数学特点和发展方向的专题进行深入探讨,而不是贪多嚼不烂。这使得读者在有限的时间内,能够获得最核心、最有价值的数学思想。 我对概率统计这部分特别感兴趣。这本书没有仅仅停留于理论的介绍,而是通过大量的统计案例,比如疾病的传播模型、市场调研的数据分析,让我看到了统计学在实际问题中的应用。作者深入浅出地介绍了例如假设检验、置信区间、回归分析等核心统计方法,并且用清晰的图表和数据展示了它们如何帮助我们从数据中提取有用的信息,做出科学的决策。这一点让我看到了数学作为一种强大工具,如何能够帮助我们理解和改造世界。

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这本书让我重新燃起了对数学学习的热情。它让我看到了数学并非只是枯燥的符号和公式,而是一种充满创造力和逻辑之美的学科,能够帮助我们理解世界,解决问题。 关于动力系统和混沌理论的部分,作者的讲解尤其出色。我之前对混沌的理解就是“混乱”,但这本书通过例如蝴蝶效应、天气预报的局限性等例子,让我看到了混沌系统背后隐藏的确定性规律。作者介绍了例如吸引子、分形、李雅普诺夫指数等概念,并解释了它们如何帮助我们理解复杂系统的行为。这一点让我对自然界的复杂性有了更深的认识,也体会到了数学在揭示这些复杂性背后的规律方面的重要作用。

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不得不说,这本书的语言风格非常吸引人。它不像很多科普读物那样生硬,而是充满了热情和趣味性,读起来一点都不枯燥。作者仿佛就是一位经验丰富的数学老师,耐心地引导着读者一步步探索数学的奥秘。 我尤其喜欢它在介绍集合论和逻辑学部分的方式。之前我对这些概念总觉得比较抽象,难以把握。但书中通过一些生活化的例子,例如分类、推理、证明等,让我对这些基本概念有了直观的认识。作者还用严谨而清晰的语言解释了集合的基本运算、逻辑联结词、量词等概念,并介绍了康托尔的不可数集等一些有趣的数学结论。这些内容不仅拓宽了我的数学视野,也培养了我严谨的逻辑思维能力。

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总而言之,这是一本非常值得推荐的数学读物。无论你是数学专业的学生,还是对数学感兴趣的普通读者,都能从中受益匪浅。它是一扇通往现代数学世界的窗口,带领你领略数学的博大精深与无穷魅力。 作者在关于拓扑学那部分的处理方式让我眼前一亮。我之前对拓扑学的理解仅限于“橡皮泥几何”,但这本书通过例如咖啡杯和甜甜圈的同胚性、不动点定理等例子,让我看到了拓扑学在研究空间性质方面的独到之处。他解释了例如连通性、紧致性、同伦等基本概念,并介绍了拓扑学在分析连续性、分类空间等问题上的强大功能。这一点让我看到了数学是如何能够从不同于我们直观感受的角度来理解事物的。

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写的狠教条,仅仅是模糊数学和分形数学基础

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