非线性动力学数学方法

非线性动力学数学方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:气象出版社
作者:谢应齐
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2002-05-01
价格:25.0
装帧:
isbn号码:9787502932107
丛书系列:
图书标签:
  • 非线性动力学
  • 动力系统
  • 数学方法
  • 常微分方程
  • 混沌
  • 分岔理论
  • 拓扑学
  • 数值分析
  • 应用数学
  • 物理学
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具体描述

本书是为学习、研究非线性动力学的读者编写的一本基础性教材。内容涉及微分方程性理论、稳定性理论及分岔、突变、混沌、分形及奇异摄动方法等数学理论与方法。它既是理工类高等数学内容的深化与延伸,又是学习、研究新的科学领域的必需。

本书内容选择合理,概念清楚,力求深入浅出便于自学。适合于具有高等数学知识的各类理工高年级本科生、研究生以及从事非线性理论应用工作的科技人员阅读。

经典力学:从牛顿到拉格朗日与哈密顿 图书简介 本书系统而深入地阐述了经典力学的核心理论、基本原理及其在物理学和工程学中的广泛应用。全书内容涵盖了从最基础的牛顿运动定律到高度抽象的分析力学(拉格朗日和哈密顿力学)的完整体系,旨在为读者构建一个坚实、严谨的经典力学知识框架。 第一部分:牛顿力学基础与运动学 本部分首先回顾了经典力学的基本概念,包括质点、参考系、时间和空间。详细讨论了牛顿运动定律,特别是第二定律($F=ma$)在不同参考系下的应用,包括惯性系和非惯性系(如旋转坐标系)。 运动学分析: 深入研究了平面内和三维空间中的运动描述,包括角动量和转动惯量。对于刚体运动,详细分析了定点转动、自由转动及其欧拉角描述。 守恒定律: 强调了动量、角动量和能量守恒在物理问题求解中的核心地位。对功和势能的概念进行了严谨的数学定义,并探讨了保守力场中的势能面。 第二部分:振动与波 本部分聚焦于系统随时间演化的动力学行为,特别关注周期性和波动现象。 简谐振动(SHM): 对一维和多维的简谐振动进行了详尽的分析,引入了复数表示法来简化求解过程。探讨了阻尼振动和受迫振动,推导了振动系统的共振条件和品质因数。 耦合振动系统: 引入了矩阵方法来处理多个耦合振子系统,重点阐述了正规模式(Normal Modes)的概念,以及如何通过坐标变换对系统进行解耦。 机械波: 讨论了一维和三维介质中的波动方程,包括平面波和球面波的传播。深入分析了波的叠加原理、干涉和衍射现象,并初步引入了色散关系。 第三部分:分析力学的建立——拉格朗日力学 这是全书的理论核心之一。本部分将焦点从力(牛顿方法)转移到能量和变分原理,标志着经典力学进入了更现代、更灵活的表述形式。 变分原理: 详细介绍了最小作用量原理(哈密顿原理),这是构建拉格朗日力学的基石。通过欧拉-拉格朗日方程的推导,展示了如何从能量函数而非力来导出运动方程。 拉格朗日方程的应用: 运用广义坐标的概念,系统地处理约束系统。对常见的约束类型(如完整约束和非完整约束)进行了分类讨论,并展示了如何利用拉格朗日乘子法处理有源约束力。 守恒量与诺特定理: 首次引入了诺特定理。严格证明了每当系统的拉格朗日量与某个广义坐标无关时,相应的广义动量就是守恒量,从而将对称性与守恒律建立了深刻的数学联系。 第四部分:哈密顿力学与相空间结构 本部分将分析力学提升到更高的抽象层次,过渡到描述系统的相空间演化,为量子力学奠定基础。 勒让德变换与哈密顿函数: 通过勒让德变换,将拉格朗日力学形式转化为哈密顿力学形式,定义了哈密顿函数 $H(q, p, t)$。 哈密顿正则方程: 详细推导并分析了哈密顿正则方程组,这是对牛顿方程和拉格朗日方程的一阶形式的重新表述。 泊松括号与正则变换: 引入了泊松括号作为描述变量之间相互作用的代数工具。深入探讨了正则变换(Canonical Transformations),解释了如何通过正则变换简化哈密顿函数,寻找守恒量。 相空间几何: 讨论了相空间(Phase Space)的概念,分析了哈密顿流的性质,包括 Liouville 定理在统计力学中的重要性。 第五部分:中心力场与轨道理论 本部分应用前述理论解决一类具有高度对称性的重要物理问题。 中心力问题: 证明了中心力问题可以有效地降维为一个等效的一维问题。 开普勒问题: 详细分析了万有引力下的行星运动,推导出椭圆、抛物线和双曲线轨道的数学形式,并解释了轨道的进动问题。 散射理论基础: 利用牛顿散射理论分析了粒子在中心势场中的偏转角和截面,探讨了背散射和卢瑟散射的特殊情况。 本书特色 本书注重理论的严谨性与物理图像的清晰性相结合。章节之间逻辑递进,从具体到抽象,帮助读者建立从微观粒子运动到宏观系统演化的完整认知。书中包含了大量的经典例题和习题,旨在巩固读者的数学推导能力和解决物理问题的综合能力。特别是在分析力学和哈密顿力学的介绍上,我们力求详尽,使读者能够平稳地过渡到更高级的理论物理领域。本书适合物理学、应用数学、航空航天工程等专业的高年级本科生和研究生使用,也是相关领域研究人员的重要参考书。

作者简介

目录信息

第一章 微分方程的定性理论与稳定性理论等倾线(等斜线)法定性理论中的一些基本概念……第
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读后感

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用户评价

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这本书的目录结构非常清晰,让我能够对非线性动力学数学方法有一个整体的认识。我期待书中能够详细介绍“迭代映射”在生成复杂动力学行为中的作用,例如“Logistic映射”或者“Henon吸引子”,并解释它们是如何产生混沌现象的。如果书中能够提供一些关于“相平面分析”的技巧,以及如何通过“零增长曲线”来判断系统的稳定性,那将是对我非常有帮助的。我更希望书中能够包含一些关于“非线性控制”的介绍,例如如何设计控制器来抑制或者诱导非线性系统的特定行为,这对我将在实际工程中应用这些理论非常有指导意义。

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从这本书的整体架构来看,作者似乎循序渐进地引导读者进入非线性动力学的殿堂。从最基础的微分方程的求解技巧,到如何分析系统的稳定性,再到如何理解各种吸引子和分岔点,整个过程的设计都显得十分合理。我特别欣赏作者在引入每一个新的数学工具时,都会先给出其在非线性动力学中的应用背景和意义,这样就能够让我理解学习这些工具的必要性,而不至于感到茫然。对于一些关键的证明过程,我也希望作者能够提供清晰的逻辑推导,并辅以图示说明,这样可以帮助我更深入地理解数学原理。我期待书中能够详细介绍诸如“洛伦兹吸引子”或者“李雅普诺夫指数”等经典概念,并能解释它们在不同领域的应用,例如天气预报、流体力学或者生态系统等。

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这本书的排版布局清晰有序,文字大小适中,阅读起来非常舒适,这让我能够更专注于书中的内容。从我初步的浏览来看,作者在讲解数学概念时,非常注重逻辑的严谨性和推理的严密性,这对于我建立扎实的理论基础至关重要。我期待书中能够详细介绍“稳定性理论”中的各种判据,例如“劳斯-霍尔维茨判据”或者“奈奎斯特判据”,并解释它们是如何被用来判断动力学系统的稳定性。我也很想了解书中是否有关于“控制理论”与非线性动力学相结合的内容,因为这正是我在工作中常常遇到的难题。如果书中能够包含一些历史上的著名难题或者未解决的问题,并给出一些研究思路,那将是对我极大的启发。

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这本书的封面设计给我一种专业而又充满吸引力的感觉,让人忍不住想要一探究竟。在初步翻阅时,我注意到书中似乎包含了一些关于“预测性维护”或者“故障诊断”方面的应用,这正是我在工业界一直关注的课题。我希望书中能够详细介绍如何利用非线性动力学方法来分析设备运行中的异常信号,并预测潜在的故障。如果书中能够提供一些实际的工程案例,并展示如何将理论模型转化为可操作的诊断工具,那将对我来说是巨大的价值。我特别期待书中能够对“周期性振动”和“准周期性振动”进行区分,并给出相应的分析方法。

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在我初步翻阅的过程中,我感受到这本书作者对数学的热爱和对细节的极致追求。我期待书中能够详细介绍“傅里叶分析”在非线性系统中的局限性,以及如何使用“小波分析”或者“希尔伯特-黄变换”来处理非线性和非平稳信号。如果书中能够提供一些关于“模式识别”或者“数据挖掘”在非线性动力学应用中的介绍,并展示如何从观测数据中提取非线性动力学模型,那将对我来说是巨大的帮助。我更希望书中能够包含一些关于“统计物理”与非线性动力学交叉领域的研究,例如“相变”或者“临界现象”等,这让我能够对复杂系统有更深入的理解。

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从这本书的整体风格来看,作者似乎在用一种非常有条理的方式来组织非线性动力学这个庞大的学科体系。我期待书中能够详细讲解“李导数”在描述流体或者其他动力学系统中的作用,以及它与“泊松括号”之间的关系。如果书中能够提供一些关于“哈密顿系统”或者“拉格朗日系统”的介绍,并展示如何分析它们的保守性或者耗散性,那将是对我学习的一个极大的补充。我更希望书中能够触及一些关于“量子混沌”或者“引力波”等前沿领域中的非线性动力学应用,让我能够对这个学科的未来发展有更深入的了解。

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这本书的封面设计给我一种严谨而又不失深邃的感觉,柔和的色彩搭配上硬朗的字体,似乎在预示着书中将要探索的那些看似矛盾却又紧密联系的数学世界。在拿到它的时候,我就被一种莫名的期待感所笼罩,仿佛即将踏上一段探索未知奥秘的旅程。对于我这样一个在科研道路上摸索的后来者来说,能够接触到这样一本系统讲解非线性动力学数学方法的著作,无疑是如同获得了一把开启新领域大门的金钥匙。我迫不及待地翻开了第一页,虽然书中内容尚未深入,但仅仅是目录的排布,就足以让我感受到作者在学科构建上的匠心独运。那些诸如“稳定性分析”、“分岔理论”、“混沌现象”等章节标题,都如同闪烁的星辰,指引着我前进的方向,让我对即将展开的数学探索充满了无限的好奇与憧憬。我特别希望书中能够有足够多的实例分析,能够将抽象的数学概念与现实世界的现象联系起来,这样才能更好地理解那些复杂的数学模型是如何描述和预测自然界中涌现的非线性行为的。

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翻阅过程中,我注意到作者在语言的运用上,既保持了数学论述的严谨性,又力求通俗易懂,这对于我这种并非专业数学背景的读者来说,无疑是一大福音。每当遇到一个复杂的概念,作者似乎总能找到一个恰当的比喻或者形象的描述来辅助理解,让原本枯燥的数学公式变得生动起来。这让我对接下来的学习充满了信心,我相信通过这本书,我不仅能掌握非线性动力学背后的数学工具,更能培养一种深刻的洞察力,能够从纷繁复杂的现象中捕捉到隐藏的非线性规律。我特别关注书中对于“相空间”和“吸引子”的讲解,因为我相信理解这些概念是理解混沌系统行为的关键。如果书中能够提供一些可以动手操作的例子,例如利用编程语言模拟一些基本的非线性动力学系统,那将更具实践意义,让我能够更直观地感受非线性系统的动态演化过程。

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这本书的装帧设计非常精美,纸质也很好,拿在手里有种厚重感,这让我觉得它是一本值得细细品味的学术著作。在浏览内容时,我注意到作者在章节的安排上,似乎非常注重理论与应用的结合。每一章的理论讲解之后,都可能附带相关的案例分析,这对我这样的实践者来说,无疑是极大的帮助。我希望书中能够涵盖更多实际应用案例,比如在工程控制、生物建模或者经济学等领域中非线性动力学方法的应用。如果书中能够提供一些历史背景的介绍,比如非线性动力学是如何一步步发展起来的,以及有哪些重要的里程碑式的发现,那将更能增加我学习的兴趣和对这门学科的敬意。

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尽管我尚未深入阅读书中细节,但从目录的条理和内容的广度来看,这本书的作者必定是一位在该领域有着深厚造诣的专家。我特别期待书中对于“混沌理论”的深入探讨,这正是我一直以来非常感兴趣的领域。我希望作者能够清晰地阐述混沌系统的“初值敏感性”现象,以及如何通过“分形几何”来描述和理解混沌系统的结构。如果书中能提供一些可视化工具的介绍,或者源代码示例,那将极大地提升我的学习效率和实践能力,让我能够亲手模拟和观察那些迷人的混沌行为。我更希望书中能够触及一些前沿的研究方向,比如“复杂系统”中的非线性动力学应用,让我能对这个学科的未来发展有一个初步的认识。

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