近代分析数学应用基础

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出版者:中国矿业大学出版社
作者:潘志
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2000-08-01
价格:19.8
装帧:
isbn号码:9787810400794
丛书系列:
图书标签:
  • 分析数学
  • 数学分析
  • 微积分
  • 实分析
  • 复变函数
  • 泛函分析
  • 常微分方程
  • 偏微分方程
  • 数值分析
  • 应用数学
  • 高等数学
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具体描述

深度探索:高等代数在现代科学中的应用前沿 图书信息: 书名: 高等代数在现代科学中的应用前沿 作者: [此处可虚构一位资深教授或研究人员的姓名] 页数: 约 680 页 装帧: 精装,采用高质量铜版纸印刷,内含大量彩色图示与代码示例 --- 内容概要与本书特色 本书并非传统意义上的“基础”数学教材,而是一部聚焦于高等代数核心概念如何驱动当代尖端科技发展的深度专著。我们摒弃了对基础算术和初等代数概念的冗余介绍,直接切入线性空间、张量分析、群论及其在信息科学、物理学、工程学等领域的前沿应用。 全书共分为六个核心部分,结构严谨,逻辑递进,旨在培养读者从理论深度理解现代应用背后的数学骨架,并具备将抽象代数工具转化为实际解决方案的能力。 第一部分:线性代数的高维重构与几何解释(约 150 页) 本部分超越了二维、三维空间的范畴,深入探讨了无限维向量空间(如函数空间 $L^2, C[a,b]$)的性质。重点剖析了算子的谱理论在偏微分方程(PDEs)求解中的关键作用。 核心议题: 希尔伯特空间上的内积、正交性与傅里叶分析的严格代数基础。 创新之处: 详细阐述了 Jordan 标准形在系统稳定性分析中的实际意义,特别是当特征值存在代数重数大于几何重数时,如何解读系统动态行为的“半稳定性”与“振荡特性”。引入了与微分几何相连接的切空间与法空间的代数结构。 应用聚焦: 奇异值分解(SVD)的几何拓扑意义,以及它在降维处理和图像重建中的效率界限分析。 第二部分:张量分析:多线性代数的新视野(约 180 页) 张量被视为多维数据结构和物理场描述的自然语言。本部分致力于构建读者对张量计算的直观理解,并严格论证其数学基础。 核心议题: 张量的定义(指标张量与分量张量)、张量积、收缩运算(Contraction)的物理不变性。我们深入研究了对称张量与反对称张量,以及它们在描述材料力学(如应力张量、应变张量)和电磁场(如电磁场张量 $F_{mu u}$)中的不可替代性。 现代连接: 详细探讨了张量网络(Tensor Networks)方法在量子信息科学(如 DMRG 算法)中的地位,包括矩阵乘积态(MPS)和投影纠缠对态(PEPS)的代数结构。 案例分析: 广义相对论中的黎曼曲率张量——如何通过张量代数揭示时空几何的内在曲率,而非仅仅依赖于坐标变换。 第三部分:群论在对称性与编码中的应用(约 160 页) 本部分将群论从抽象代数的研究对象,转化为分析周期性、守恒律和信息安全的核心工具。 核心议题: 有限群与连续群的结构,陪集、正规子群与商群的构造。着重于表示论(Representation Theory)——如何将抽象群作用到线性空间上,从而进行可计算的分析。 信息科学前沿: 深入讲解了代数编码理论,特别是循环码(Cyclic Codes)和 BCH 码的构造,它们基于有限域(Galois Fields $ ext{GF}(q)$)上的多项式环。读者将理解信息校验和纠错能力的代数根源。 物理学关联: 群的李代数(Lie Algebras)在规范场论中的角色——对称性如何决定了基本相互作用力的存在(如 $SU(3) imes SU(2) imes U(1)$)。 第四部分:矩阵函数与动力系统分析(约 100 页) 本部分关注代数运算在描述时间演化系统中的应用,这对于控制论和信号处理至关重要。 核心议题: 矩阵指数 $e^A$ 的定义、性质及其在求解常微分方程组 $frac{dmathbf{x}}{dt} = Amathbf{x}$ 中的唯一性与稳定性。引入了谱分解和卡尔文定理(Cayley-Hamilton Theorem)在计算矩阵函数时的实用技巧。 稳定性理论: 基于李雅普诺夫(Lyapunov)方法,结合特征值分析,系统性地判断线性与非线性系统的长期行为(稳定、临界稳定、不稳定)。 信号处理视角: 傅里叶变换的矩阵视角——离散傅里叶变换(DFT)与快速傅里叶变换(FFT)背后的循环矩阵结构。 第五部分:数域扩展与代数几何的启示(约 50 页) 本部分作为理论的延伸,简要介绍代数结构如何导向更高级的数学领域,为有志于理论研究的读者提供方向。 核心议题: 域扩张(Field Extensions)在构造特定代数结构中的必要性。 密码学基础: 有限域(如椭圆曲线密码学所依赖的域)的构造与运算规则。 第六部分:计算实现与算法效率(附录/补充章节) 本部分提供了将理论转化为实践的桥梁,重点不在于代码本身,而在于算法背后的复杂度分析。 内容侧重: 讨论了高斯消元法、LU 分解、QR 分解以及特征值计算(如 QR 迭代法)的数值稳定性问题。 复杂度分析: 深入比较了矩阵乘法的经典算法与 Strassen 算法,以及在超大规模张量计算中,并行化带来的效率提升的理论上限。 --- 本书的目标读者 本书面向具有扎实微积分和线性代数基础的研究生、博士生、高级工程师和对现代科学计算有深入兴趣的专业人士。它尤其适合从事以下领域的研究人员: 1. 计算物理与化学: 需要处理多体问题中的量子态和对称性分析。 2. 数据科学与机器学习: 专注于高维特征提取、矩阵分解优化与张量网络建模。 3. 控制理论与系统工程: 关注复杂系统的稳定性和最优控制问题的代数建模。 4. 现代密码学与编码理论: 需要理解基于有限域和群结构的加密算法。 本书的价值在于,它将抽象的代数结构与实际工程和科学问题紧密耦合,提供了一种“从底层原理理解应用”的深度视角,是连接纯数学与应用科学的坚实桥梁。读者在阅读过程中,将不断体会到高等代数并非仅仅是解方程的工具,而是描述复杂世界本质的语言。

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读后感

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用户评价

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这本书的叙述逻辑和深度给我留下了深刻的印象。它以一种非常系统化的方式,从基础的数学分析概念出发,逐步构建起一个庞大的理论体系,并始终贯穿了“应用”的主线。我尤其欣赏作者在讲解抽象概念时的耐心和细致。例如,在介绍“测度”和“积分”时,作者花费了相当大的篇幅来解释其产生的背景和必要性,并从直观的角度阐述了其数学意义。这使得我这样一个数学功底并非顶尖的读者,也能逐渐理解这些看似高深的理论。书中对一些复杂定理的证明,也进行了清晰的梳理和分解,让我能够一步一步地跟随作者的思路,最终理解定理的证明过程。更重要的是,作者并没有局限于理论的罗列,而是用大量的实际应用案例来支撑和说明理论的有效性。例如,在讲解傅里叶级数和傅里叶变换时,作者详细阐述了它们在信号处理、图像识别等领域的应用,甚至提供了一些伪代码,让抽象的数学公式变得具体可感。这本书就像一座精巧的数学实验室,作者在这里不仅展示了各种分析数学的工具,更重要的是教会我们如何去运用这些工具,去探索和解决实际问题。它不仅提升了我的理论认知,更重要的是培养了我运用数学解决问题的能力。

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我必须承认,《近代分析数学应用基础》是一本让我充满惊喜的书。它不仅仅是一本数学教材,更像是一本关于如何运用数学来理解和改造世界的指南。从开篇的对分析数学在现代科学技术中的重要性的论述,就足以吸引我继续阅读下去。作者在讲解每一个数学概念时,都力求做到深入浅出,并且始终围绕着“应用”这一核心。我尤其赞赏书中关于“微积分”的讲解。作者并没有局限于传统的求导和积分运算,而是深入探讨了微积分在优化问题、动态系统建模等方面的应用,并辅以大量的实例。例如,在讲解如何利用微积分求解最优化问题时,作者就详细分析了如何在工程设计中确定最优参数,以达到成本最低或效率最高的目标。这种将抽象的数学工具与实际工程问题相结合的讲解方式,让我觉得非常有价值。此外,书中对“微分方程”的讲解也让我受益匪浅。作者不仅介绍了不同类型的微分方程及其求解方法,更重要的是阐述了它们在描述自然现象、工程系统等方面的广泛应用,例如用微分方程来模拟人口增长、电路响应等。总而言之,这本书不仅为我打下了坚实的分析数学基础,更重要的是,它教会了我如何将数学思维融入到解决实际问题的过程中,让我看到了数学的无限可能。

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不得不说,这本书的书写风格和内容的深度都给我带来了极大的冲击。我之前接触过的数学书籍,要么过于偏重理论而忽视了直观理解,要么就是过于简化,缺失了严谨的逻辑链条。《近代分析数学应用基础》在这两者之间找到了一个完美的平衡点。作者在阐述每一个概念时,都力求做到深入浅出,不仅仅给出定义和定理,更重要的是解释“为什么”以及“有什么用”。比如,在讲解勒贝格积分时,作者并没有直接抛出测度论的抽象概念,而是先从黎曼积分的局限性出发,循序渐进地引入了勒贝格积分的优势,并通过具体的例子展示了它在处理不连续函数、奇异积分等问题上的优越性。这种“知其然,更知其所以然”的讲解方式,让我受益匪浅。书中的数学推导过程也写得极为细致,每一个步骤的依据都清晰可见,即使是我之前不熟悉的定理,也能通过书中的推导过程理解其来龙去脉。而且,作者还巧妙地将历史背景和发展脉络融入其中,让我了解到这些数学工具的产生并非凭空而来,而是源于解决实际问题的需求,这无疑增加了学习的趣味性和动力。我尤其欣赏书中关于“数学建模”的部分,它提供了一种全新的视角,让我不再仅仅是被动地接受知识,而是主动地去思考如何运用数学解决问题。这本书不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的良师益友,指引着我探索分析数学的奥秘。

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在翻阅《近代分析数学应用基础》的过程中,我最深刻的感受是其内容的前瞻性和实用性。这本书并非仅仅停留在介绍经典的分析数学工具,而是着重于近代发展以及在现代科学技术中的应用。比如,在介绍泛函分析的部分,作者并没有止步于巴拿赫空间和希尔伯特空间的定义,而是深入探讨了它们在量子力学、偏微分方程求解等方面的实际应用,并通过具体的算例展示了如何利用这些抽象的数学概念来解决现实世界中的复杂问题。我个人对这本书中关于“数学建模”的思想尤为赞赏。作者反复强调,学习分析数学的最终目的是为了更好地解决问题,因此,书中提供了大量关于如何将实际问题转化为数学模型,并利用分析数学的工具对其进行分析和求解的指导。这对于我这样希望在科研或工程领域有所发展的读者来说,是极其宝贵的。书中的例子并非简单的“题型训练”,而是真正反映了学科前沿的研究方向和技术难题。例如,在介绍变分法时,作者将其与最优控制、材料设计等领域紧密结合,展示了分析数学在优化设计方面的巨大潜力。总而言之,这本书不仅仅是一本教材,更像是一扇窗户,让我得以窥见分析数学在当代科学技术浪潮中的强大生命力和无限可能。

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这本书的叙述方式有一种独特的魅力,它不像许多教材那样一本正经地讲授,而是带着一种探索的姿态,引导读者去发现数学的精妙之处。从一开始,作者就设定了一个宏大的目标:展示近代分析数学在各个领域的广泛应用。我最喜欢的部分是关于“收敛性”的讨论。在很多书中,收敛性可能只是一个抽象的概念,但在这里,作者通过丰富的例子,让我们看到了不同类型的收敛性在实际问题中的意义。例如,在讲到级数收敛时,作者不仅给出了阿贝尔判别法、柯西判别法等,还将其与工程中的稳定性分析、信号的瞬态响应等问题联系起来,让我瞬间理解了这些抽象的数学语言背后所蕴含的物理意义。这种“理论联系实际”的教学方法,极大地激发了我学习的积极性。此外,书中对一些重要定理的证明也处理得非常巧妙。它没有选择最简练但可能最难懂的证明,而是提供了一个更具启发性的思路,让读者能够更好地理解定理的精髓。对于一些初学者可能感到困惑的抽象概念,例如“范数”或者“拓扑空间”的某些性质,作者也通过几何直观或者类比的方式进行解释,使得这些原本高深的概念变得更容易理解。这本书让我觉得,数学不仅仅是冰冷的数字和符号,更是描述和理解世界的强大工具。

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我被这本书的叙述风格深深吸引。作者以一种非常“人性化”的方式来呈现分析数学的知识,很少出现枯燥乏味的定义和定理堆砌。取而代之的是,他更注重解释数学概念背后的思想和逻辑,以及它们是如何在实际应用中发挥作用的。我特别喜欢书中关于“收敛理论”的讲解。在很多书中,收敛可能只是一个形式上的概念,但在这里,作者通过丰富的例子,让我们看到了不同类型的收敛在实际问题中的重要性。比如,在讲到函数的依随收敛时,作者将其与通信系统中的信号累积效应联系起来,让我能够直观地理解其物理意义。这种“知其然,更知其所以然”的讲解方式,极大地提高了我的学习效率和兴趣。此外,书中关于“不动点定理”的应用也令我印象深刻。作者不仅仅介绍了不动点定理的数学形式,还将其与经济学中的纳什均衡、计算机科学中的算法收敛等问题联系起来,展现了其广泛的应用前景。这本书就像一位经验丰富的向导,带领我在分析数学的广阔天地中探索,并教会我如何去发现和运用隐藏在数学符号背后的智慧。

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我必须说,这本《近代分析数学应用基础》在内容深度和广度上都超出了我的预期。作者并没有简单地将分析数学的知识碎片化呈现,而是巧妙地将各个概念有机地联系起来,形成一个完整的知识体系。从实数理论、序列与级数,到微分方程、泛函分析,每一个章节都与前后的内容紧密衔接,逻辑清晰。我尤其喜欢作者在讲解一些核心概念时所采用的“循序渐进”的方法。例如,在介绍“函数空间”时,作者并没有直接跳到抽象的定义,而是先从欧几里得空间、函数序列的空间等相对容易理解的例子入手,逐步引出更一般的函数空间的性质,这使得我能够更好地把握其精髓。书中的应用案例也非常出色,它们不仅涵盖了工程、物理、经济等多个领域,而且都与所讲的数学概念有着非常紧密的联系,不仅仅是“点缀”性质的例子,而是真正体现了数学工具的强大力量。我特别欣赏作者在讲解变分法时,将其与物理中的能量最小原理、经济学中的资源最优配置等问题联系起来,这让我深刻体会到分析数学的普适性和深刻性。这本书不仅仅是知识的传授,更是一种思维方式的启迪,它让我学会了如何用数学的语言去观察、分析和解决问题。

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这本书的写作风格非常独特,它既有数学的严谨性,又不失文学的流畅性。作者在讲解复杂的数学概念时,总是能找到一种恰到好处的比喻和类比,让抽象的理论变得生动有趣。我特别喜欢书中关于“收敛性”的讨论。在很多教材中,收敛可能只是一个形式化的概念,但在这本书中,作者通过生动的例子,让我们看到了不同类型的收敛在实际问题中的意义。例如,在讲解级数收敛时,作者就将其与工程中的信号处理联系起来,解释了为什么一个信号的无穷级数表示可以被截断后近似,这让我瞬间理解了这些抽象的数学语言背后所蕴含的物理意义。此外,书中关于“泛函分析”的部分也让我大开眼界。作者并没有仅仅停留在定义和定理上,而是通过介绍泛函分析在量子力学、偏微分方程求解等方面的应用,让我看到了一个更广阔的数学世界。书中的数学推导过程也写得极为细致,每一个步骤的依据都清晰可见,即使是我之前不熟悉的定理,也能通过书中的推导过程理解其来龙去脉。这本书让我觉得,学习数学不再是枯燥的记忆,而是一种充满探索和发现的乐趣。

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这本书的阅读体验可以说是一次令人振奋的数学探索之旅。它不仅仅是一本教材,更像是一部引导读者深入理解分析数学在实际世界中扮演重要角色的“科普读物”。我最欣赏的地方在于,作者在讲解抽象的数学概念时,总是能找到恰当的类比和直观的解释。例如,在介绍“度量空间”时,作者并没有仅仅给出定义,而是通过“距离”的概念,将其与我们日常生活中的各种距离感知联系起来,使得抽象的数学概念变得生动形象。书中大量的应用案例也是我爱不释手的原因之一。这些案例并非陈旧的例子,而是选自当代的科学技术前沿,例如在讲到积分在计算机图形学中的应用时,作者就详细阐述了如何利用数值积分来模拟光线在物体表面的反射和折射,从而生成逼真的三维图像。这种与时俱进的内容,让我感觉自己正在学习一套真正有用的、能够解决当下问题的数学工具。此外,作者在数学推导过程中也充满了智慧,他不会简单地给出最终结果,而是会引导读者思考每一步的逻辑,并解释每一步推导的意义,这使得我对数学的理解更加深刻。总的来说,这本书让我觉得学习分析数学不再是枯燥的背诵和计算,而是一种充满趣味和创造力的智力活动。

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这本《近代分析数学应用基础》真是让我眼前一亮。一开始拿到书,我还以为会是那种枯燥乏味的纯理论分析教材,但翻开之后,我才意识到它的独特之处。作者并没有将理论讲授孤立起来,而是紧密围绕着“应用”二字展开,这一点对于我这种希望将数学知识运用到实际问题中的读者来说,简直是福音。书中的例子非常丰富,而且都选自工程、经济、物理等多个领域,不是那种脱离实际的“教科书式”的例子,而是真正能够体现数学工具力量的鲜活案例。例如,在讲解傅里叶变换时,作者没有仅仅停留在数学定义和性质上,而是详细阐述了它在信号处理、图像压缩等方面的具体应用,甚至还给出了相关的伪代码示例,让我能够更直观地理解数学概念是如何转化为实际功能的。此外,作者在数学推导上也处理得恰到好处,既保证了严谨性,又不会过于晦涩,使得我这样数学基础不算特别扎实但有学习意愿的读者也能跟上思路。整本书的编排逻辑也很清晰,从基础的实数、函数概念,逐步深入到微分、积分、级数,再到更复杂的泛函分析思想,每一步都踩得很稳,仿佛是在为读者搭建一座通往高级分析殿堂的坚实阶梯。更让我惊喜的是,作者还穿插了许多关于数学建模的讨论,教我们如何将现实问题抽象成数学模型,再用分析数学的工具去求解,这大大拓展了我的思维方式。读完之后,我感觉自己不仅掌握了分析数学的知识,更重要的是学会了如何“用”分析数学。

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