常微分方程的解法Ⅱ

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出版者:科学
作者:海尔
出品人:
页数:614
译者:
出版时间:2006-12
价格:88.00元
装帧:
isbn号码:9787030166814
丛书系列:国外数学名著系列(影印版)
图书标签:
  • 数学
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具体描述

《常微分方程的解法2:刚性与微分代数问题(影印版)(第2版)》是关于刚性微分方程和微分代数系统(带约束项的微分方程)的解法《常微分方程的解法2:刚性与微分代数问题(影印版)(第2版)》共分四章,第一章介绍刚性问题的单步和外插法,第二章讲述刚性问题的多步方法和一般线性方法,第三章讨论奇异扰动问题的处理,第四章论述微分代数方程及其在约束力学系统中的应用。《常微分方程的解法2:刚性与微分代数问题(影印版)(第2版)》每一章从介绍方法开始,依次讨论实际应用、数值结果、阶和精度的理论分析,线性和非线性稳定性、收敛性和渐近展开。刚性问题和微分代数问题来源于科学计算的各个方面(如物理、化学、生物、控制工程、电网分析及力学系统)。《常微分方程的解法2:刚性与微分代数问题(影印版)(第2版)》包含了这些方面的各种应用及计算机程序。

《常微分方程的解法Ⅱ》图书简介 本书是《常微分方程的解法Ⅰ》的姊妹篇,旨在为读者提供更深入、更系统、更全面的常微分方程(ODE)求解理论与实践指导。在前作的基础上,本书将视角进一步拓展,聚焦于更复杂、更具挑战性的ODE类型及其分析与求解方法,同时辅以丰富的案例和应用场景,力求帮助读者构建起扎实的ODE知识体系,并能灵活运用所学知识解决实际问题。 核心内容概览: 本书主要涵盖以下几个关键领域: 第一部分:线性ODE的进阶理论与方法 高阶线性常微分方程: 深入探讨具有常系数和变系数的n阶线性ODE的结构与解法。我们将从理论层面解析齐次方程的通解结构,以及非齐次方程的特解构造方法,如待定系数法、常数变易法等。对于变系数高阶线性ODE,我们将重点介绍其特殊类型(如欧拉-柯西方程)的求解技巧,并触及一些更通用的解析方法,如级数解法(幂级数解法)及其在特殊函数(如勒让德方程、贝塞尔方程)求解中的应用。 线性ODE系统: 详细阐述常系数线性ODE系统的解法,包括特征值与特征向量法、矩阵指数法等。我们将分析线性系统解的稳定性、周期性等性质,并探讨非齐次线性系统的解法。对于变系数线性系统,也将介绍一些近似方法和数值方法。 稳定性理论: 深入研究常微分方程解的稳定性问题,包括平衡点的稳定性(线性化稳定性、李雅普诺夫稳定性)以及整个方程解的稳定性。我们将介绍李雅普诺夫函数的构造方法,并探讨一些重要的稳定性判据,如劳斯-霍尔维茨判据在系统分析中的应用。 第二部分:非线性常微分方程的分析与近似方法 相平面分析: 重点介绍非线性ODE(尤其是二维自治系统)的相平面分析技术。通过分析相点轨迹、奇点类型(结点、鞍点、中心、焦点)及其稳定性,可以定性地了解方程解的行为。我们将讨论极限环的存在性与性质,以及一些重要的概念,如闭轨、同宿轨道等。 奇点附近的解: 深入分析非线性ODE在奇点附近的解的行为,包括使用级数展开法(如富兰克尔方法)求解奇点附近的解析解,以及理解解的渐近行为。 近似方法: 介绍求解难以解析求解的非线性ODE的各种近似方法。包括: 摄动法: 讨论小参数摄动、正则摄动和奇异摄动问题,以及如何利用摄动展开获得近似解。 平均法: 介绍如何对周期性或近周期性的非线性方程进行平均处理,从而简化方程并获得近似解。 多尺度方法: 介绍如何处理具有不同时间尺度耦合的方程,以分析长期行为和瞬态行为。 分岔理论简介: 简要介绍分岔的概念,即当方程参数变化时,系统解的结构发生突变。我们将介绍一些基本的分岔类型,如鞍结分岔、超临界/次临界Hopf分岔等,并探讨它们在动力学系统中的意义。 第三部分:特殊方程与应用 特殊函数与ODE: 探讨一些著名的特殊函数(如勒让德多项式、贝塞尔函数、厄米特多项式、拉盖尔多项式等)是如何作为特定ODE的解出现的。我们将解析这些ODE的性质,并介绍它们的解在物理学、工程学中的应用。 边值问题: 介绍常微分方程边值问题的概念、求解方法(如打靶法、格林函数法)及其在物理和工程中的应用,例如梁的挠度、热传导等问题。 物理与工程中的应用案例: 本书将穿插大量的实际应用案例,涵盖但不限于: 经典力学: 简谐振动、阻尼振动、受迫振动、双星系统运动、摆的运动等。 电学: 交流电路的暂态和稳态响应。 化学: 化学反应动力学模型。 生物学: 种群动力学模型、传染病模型(如SIR模型)。 控制理论: 系统稳定性分析与设计。 本书的特点: 理论与实践相结合: 在提供严谨的数学理论推导的同时,注重结合实际应用,使读者能够理解理论的意义和价值。 循序渐进,由浅入深: 从基础的线性ODE向更复杂的非线性ODE过渡,确保读者能够逐步掌握。 丰富的例题与习题: 配备大量精心设计的例题,帮助读者巩固和理解概念;并提供不同难度的习题,以供读者练习和深化。 注重数学工具的掌握: 鼓励读者利用现代数学软件(如MATLAB, Python等)进行数值求解和图形化分析,以提升解决实际问题的能力。 清晰的逻辑结构: 各章节内容组织有序,逻辑清晰,便于读者自学和参考。 目标读者: 本书适合于高等院校数学、物理、工程、应用数学、计算科学等专业的本科生、研究生,以及从事相关领域研究与开发的科研人员和工程师。对于希望系统学习和深入理解常微分方程理论及其应用的读者而言,本书将是不可或缺的学习资料。 通过对《常微分方程的解法Ⅱ》的学习,读者不仅能够掌握常微分方程的各种解析与近似求解方法,更能培养分析复杂数学模型、理解动力学系统行为的能力,为进一步的科学研究和工程实践奠定坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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当我拿到《常微分方程的解法Ⅱ》这本书时,我的内心充斥着一种想要立刻沉浸其中的冲动。我在之前的学习过程中,已经领略到了常微分方程在刻画世界万物运行规律中的强大能力,但我也深知,很多时候,“写出”方程比“解出”方程要容易得多。我希望这本书能够为我提供一些真正实用的、能够“破局”的解法,尤其是在面对那些复杂的、非线性的、或者含有奇异性的方程时。我期待书中能够详细介绍各种数值求解方法,并且不仅仅是讲解它们的基本原理,更重要的是分享如何选择合适的算法、如何进行误差分析、如何保证数值稳定性,以及如何在实际编程中进行优化。例如,我希望书中能深入探讨求解“刚性”常微分方程组的技巧,这类方程组的求解往往需要特殊的数值方法才能保证计算的稳定性和效率。此外,我还在设想,书中是否会涉及一些与“解法”紧密相关的理论,比如解的存在性、唯一性以及稳定性理论在指导求解方法选择上的重要作用,或者是一些特殊函数的性质(如特征函数、格林函数)在求解某些类型方程时的应用。如果书中能够提供一些关于如何通过这些理论来“指导”数值方法的选择,那我将受益匪浅。

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当我看到《常微分方程的解法Ⅱ》这本书时,脑海中闪过的第一个念头是:它会多大程度上触及那些“看起来很美,但实际求解却异常困难”的方程?我在学习过程中,常常会遇到一些教科书上“留作练习”的题目,它们要么形式复杂,要么参数繁多,以至于即使知道理论上存在解,也无从下手。我希望这本书能够提供一些系统性的指导,帮助我应对这些“硬骨头”。比如,对于一些方程,是否可以通过一些变量代换或者积分因子来简化形式?对于一些具有特定对称性的方程,是否有快速求解的捷径?我尤其关注书中对于非线性方程的求解策略。非线性方程的行为往往比线性方程复杂得多,它们的解可能存在多个,或者在某些条件下解会消失。我希望书中能详细讨论如何分析非线性方程的平衡点,如何进行线性化近似,以及如何利用数值方法(例如牛顿法、拟牛顿法)来迭代求解。此外,稳定性分析对于理解系统的长期行为至关重要,我希望能看到书中对不同类型的稳定性(如渐近稳定性、指数稳定性)进行深入的阐述,以及如何通过特征值分析、Lyapunov函数等方法来判断稳定性。我还在思考,书中是否会涉及一些降维或近似方法,以处理那些维度过高或难以精确求解的方程组?例如,在多体问题中,有时可以通过平均场近似或多极展开来简化问题。我希望这本书能提供一些这样的“工程化”思路,让我能够更好地将理论知识转化为解决实际问题的能力。

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《常微分方程的解法Ⅱ》这本书名本身就带有一种“进阶”的意味,让我不禁对其中包含的内容充满了好奇和期待。我一直觉得,虽然常微分方程是描述动态系统的基本语言,但“解”出这些方程,往往是区分理论与实践的关键一步。我希望这本书能够提供一些更加“实用”的解法,帮助我将抽象的数学模型转化为可分析、可预测的系统行为。特别是在我从事的某个研究领域(虽然不能透露具体领域),经常会遇到一些具有复杂边界条件或非线性项的方程,它们的解析解几乎是不可能获得的。因此,我非常期待书中能够详细介绍各种数值求解方法,并且不仅仅是介绍它们的算法框架,更重要的是提供关于如何选择最优算法、如何处理数值稳定性问题、以及如何评估解的精度的详细指导。例如,我希望能看到关于有限差分法、有限元法、谱方法等在求解常微分方程中的应用,以及它们各自的优缺点和适用范围。此外,我还在思考,书中是否会涉及一些与“解法”紧密相关的理论,比如一些特殊函数的性质(如特征函数、格林函数)在求解方程中的作用,或者是一些解的存在性和唯一性理论在指导求解方法选择上的意义。如果书中能提供一些关于如何通过这些理论来“指导”数值方法的选择,那我将受益匪浅。

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《常微分方程的解法Ⅱ》这本书的出现,让我对常微分方程这一古老而又充满活力的学科有了新的期待。我在过去的学习和研究中,深切体会到,虽然理论上我们能写出很多描述自然现象的方程,但真正能够“解”出来,并从中提取出有意义信息的,却往往是少数。我希望这本书能够填补我在“解法”上的认知空白,提供一些更系统、更深入的视角。特别是对于那些解析解难以求得的方程,我希望书中能详细介绍各种数值求解方法,并且不仅仅是罗列算法,更重要的是阐释算法背后的数学原理、收敛性和稳定性条件,以及它们在实际应用中的局限性。例如,我对于处理“刚性”常微分方程组一直感到困惑,这类方程组的解在不同的时间尺度上变化剧烈,对数值方法的选择要求很高。我希望书中能深入讲解处理刚性方程组的特殊方法,如隐式方法、向后差分公式等,并提供相关的算例。此外,对于一些高阶或耦合的常微分方程组,如何通过解耦、降维等方法来简化求解过程,也是我非常感兴趣的内容。我希望书中能提供一些实际的技巧和案例,指导我如何根据方程的特性,选择最合适的求解策略。我还期待书中能触及一些现代研究领域中遇到的典型方程类型,并给出相应的求解思路,比如在控制理论、机器学习等领域,常微分方程的应用越来越广泛,如何有效地求解这些方程,直接关系到算法的性能和模型的准确性。

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当我得知《常微分方程的解法Ⅱ》即将出版时,内心涌起的是一种对知识深化的渴望。我在初学常微分方程时,虽然掌握了基本的解析求解技巧,但常常感到在面对更复杂的模型时,这些技巧显得捉襟见肘。我希望这本书能够为我打开另一扇门,让我看到常微分方程解法领域更广阔的天地。我特别关注书中是否会对那些“难解”的方程提供有效的“破局”之法。比如,一些涉及奇点、或者在高维空间中表现出复杂行为的方程,它们是否可以通过某些巧妙的变换或者近似方法来简化?我希望书中能分享一些“秘籍”,让我在遇到棘手问题时,不再束手无策。同时,我也对书中关于数值解法的论述抱有极高的期待。数值方法是解决现代科学和工程问题中常微分方程的关键,我希望书中能详细介绍各种数值方法的原理、算法实现、收敛性分析以及稳定性考量。例如,我希望能看到关于求解“刚性”方程的先进方法,以及如何利用自适应步长控制来提高计算效率和精度。此外,我还在思考,书中是否会触及一些与“解法”相关的更高级概念,比如解的稳定性理论,或者是一些特殊类型的微分方程(如哈密顿系统、辛积分器)的求解方法。如果书中能对这些内容有所涉及,那无疑将极大地丰富我的理论知识和实践技能。

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当我翻开《常微分方程的解法Ⅱ》这本书,我的心中充满了探索的渴望。我一直在思考,那些在教科书中被巧妙处理过的方程,在现实世界中往往会以更复杂、更“粗糙”的面貌出现。我希望这本书能够成为我应对这些挑战的“利器”。特别是对于非线性方程,我希望它能提供比基础教材更丰富的分析工具和求解策略。例如,对于那些没有显式解的方程,是否可以通过一些方法来近似求解?是否可以利用李雅普诺夫函数来分析系统的稳定性,即使我们无法得到精确的解?我特别关注书中对于奇点分析的论述,了解解在特定点附近的性质,对于理解系统的整体行为至关重要。同时,我也非常期待书中在数值解法方面的深入探讨。数值方法是解决复杂常微分方程的基石,我希望这本书能够详细讲解各种数值方法的原理,包括它们的精度、稳定性和效率,以及如何在实际编程中进行优化。例如,我希望能看到关于如何选择合适的数值积分方法、如何进行误差控制和如何处理边界条件等方面的详细指导。我还在设想,书中是否会涉及一些更抽象的理论,比如微分代数方程(DAEs)的求解,这类方程在多体模拟、电路分析等领域非常常见,虽然不完全是常微分方程,但与常微分方程的求解方法有着密切的联系。如果书中能对DAEs的求解方法有所介绍,那将是对我研究领域的极大帮助。

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《常微分方程的解法Ⅱ》这本书的到来,对我来说,不仅仅是一本新书,更像是一次深入探索数学奥秘的启程。我在学习常微分方程的过程中,常常会被一些看似简单,但求解起来却异常困难的方程所困扰。我希望这本书能够系统地梳理和讲解那些在各种科学研究和工程应用中经常遇到的、具有挑战性的常微分方程的解法。特别是我对非线性方程的求解方法非常感兴趣,它们往往表现出丰富的动力学行为,难以用简单的解析方法来描述。我希望书中能够提供关于如何分析非线性方程的相空间、如何寻找平衡点和周期解,以及如何利用数值方法(如分岔分析、混沌动力学)来研究其行为。同时,我也期待书中在数值解法方面提供更深入的指导。数值方法是解决复杂问题的基石,我希望这本书能够详细介绍各种数值积分方法的原理、精度、稳定性和效率,例如龙ge-kutta方法、 Adams-Bashforth方法等,以及如何根据方程的特性选择合适的数值方法。此外,我还在设想,书中是否会涉及一些更高级的话题,比如微分代数方程(DAEs)的求解,它们在控制系统、多体动力学等领域扮演着重要角色,或者是一些与常微分方程解法密切相关的优化技术。如果书中能对这些内容有所涵盖,那将对我解决实际问题提供极大的帮助。

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《常微分方程的解法Ⅱ》这本书的标题,让我联想到了一次更深入、更系统地探索常微分方程解法世界的旅程。我在本科阶段接触到的常微分方程知识,更侧重于解析解的求法,对于一些复杂的、非线性或者带有奇异性的方程,常常只能望洋兴岛。我非常期待这本书能够弥补我在这方面的不足,提供更全面、更深入的解法探讨。特别是我对那些在物理、工程、生物等领域中出现的、具有实际应用意义的常微分方程的求解方法非常感兴趣。我希望书中能够详细介绍各种数值求解方法,并不仅仅是罗列算法,更重要的是深入讲解算法背后的数学原理、收敛性分析、稳定性条件,以及在实际应用中需要注意的细节。例如,我希望书中能详细讲解如何处理“刚性”常微分方程组,这类方程组的求解往往需要特殊的数值方法才能保证稳定性和效率。此外,我还在设想,书中是否会触及一些更高级的话题,比如微分代数方程(DAEs)的求解,这类方程在控制系统、多体动力学等领域扮演着重要角色,或者是一些与常微分方程解法密切相关的优化技术。如果书中能对这些内容有所涵盖,那将极大地丰富我的理论知识和实践技能。

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拿到《常微分方程的解法Ⅱ》这本书,我的第一反应是它是否能提供比我之前接触过的材料更“前沿”或“高级”的视角。我一直在思考,当基础的解析方法遇到瓶颈时,我们还能走向何方?这本书的名字暗示了它会继续深化对解法的探讨,也许会涉及一些我尚未接触到的理论框架,或者是一些在特定领域内非常有效的“奇技淫巧”。比如,我一直对某些复杂的物理现象(如混沌系统)背后的数学描述很感兴趣,这些系统往往由高度非线性的常微分方程组描述,其解的行为极其敏感于初始条件,难以用传统方法预测。我希望书中能对这类问题的求解提供一些思路,哪怕不是完全解析的,但能够帮助我理解其行为模式。同时,在数值方法方面,我希望能看到一些更高级的技巧,比如自适应步长控制算法是如何工作的,如何选择合适的精度,以及如何处理刚性方程组(stiff ODEs),这类方程组的求解往往需要特殊的数值方法才能保证稳定性和效率。此外,我对于微分代数方程(DAEs)的求解方法也抱有浓厚的兴趣,虽然严格来说它们不是纯粹的常微分方程,但在很多实际应用中(如电路仿真、多体动力学)却扮演着重要角色。如果《常微分方程的解法Ⅱ》能对此有所涉猎,那将是意外之喜。我还设想,书中可能会介绍一些现代计算数学工具(如MATLAB、Python的SciPy库)在常微分方程求解中的应用实例,通过代码示例展示如何快速有效地实现各种求解算法,这对于我这样的实践者来说,无疑是极具价值的。我希望本书能够打开我的视野,让我看到常微分方程求解领域更广阔的天地,并为我提供解决更具挑战性问题的理论指导和实践技巧。

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一本期待了很久的书终于到手了,《常微分方程的解法Ⅱ》,光是这个书名就足以点燃我作为一名数学爱好者的热情。我在本科阶段学习常微分方程时,就已经领略到了它在描述自然界各种现象中的强大力量,从经典的牛顿运动定律到热力学方程,再到更复杂的生物模型和金融模型,似乎无处不在。然而,我总觉得基础教材在某些方面略显“理论化”,对于如何将这些方程切实地应用于解决实际问题,总觉得缺少一些“点拨”。我非常好奇,这部“Ⅱ”卷,是否能填补我在这方面的空白,提供更深入、更贴近实际的解法探索。特别是当代的科学研究和工程应用中,很多问题都无法避免地归结为常微分方程组,而有效的求解方法是关键中的关键。我希望这本书能够系统地梳理那些在工程、物理、生物、经济等领域中经常遇到的方程类型,并针对这些类型,给出不止一种的求解策略,详细解析它们的优缺点,以及适用的场景。例如,对于一些非线性方程,解析解往往难以获得,那么数值解法就显得尤为重要。我期待书中能对各种数值求解方法,如欧拉法、龙 সরবরাহitta方法、龙ge-kutta方法等,进行详细的阐述,包括它们的原理、收敛性分析、误差估计,以及在实际编程实现时需要注意的细节。更进一步,我希望作者能够分享一些求解复杂方程组的技巧和心得,比如如何通过变量替换、降阶等方法简化问题,或者如何利用一些特殊的函数(如贝塞尔函数、勒让德函数等)来处理特定形式的方程。当然,对于常微分方程的稳定性分析也是非常重要的一环,我希望书中能在这方面有所着墨,讲解如何判断解的稳定性,以及稳定性分析在预测系统行为中的作用。总而言之,我对这本书充满了期待,希望它能成为我深入理解和应用常微分方程的得力助手。

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