Partial Differential Equations

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出版者:Springer
作者:Fritz John
出品人:
页数:259
译者:
出版时间:1991-11-20
价格:USD 69.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780387906096
丛书系列:Applied Mathematical Sciences
图书标签:
  • 数学
  • PDE
  • 偏微分方程
  • Mathematics
  • 经典
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  • 理论分析
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具体描述

This book is a very well-accepted introduction to the subject. In it, the author identifies the significant aspects of the theory and explores them with a limited amount of machinery from mathematical analysis. Now, in this fourth edition, the book has again been updated with an additional chapter on Lewy's example of a linear equation without solutions.

《部分微分方程》 本书是一本深入探讨部分微分方程(PDEs)理论与应用的权威著作。内容涵盖了 PDE 的基础理论、经典解法、现代数值方法以及在物理、工程、金融等多个领域的广泛应用。 理论基础: 本书从 PDE 的基本概念出发,系统阐述了一阶和二阶线性 PDE 的分类、特征线方法以及柯西-黎曼方程等基础知识。在此基础上,深入介绍了三类重要的二阶线性 PDE:椭圆型方程(如拉普拉斯方程、泊松方程)、抛物型方程(如热传导方程)和双曲型方程(如波动方程)。对于每类方程,都详细讨论了其物理背景、基本性质以及存在的理论。 经典解法: 书中详细讲解了求解 PDE 的多种经典方法,包括: 分离变量法: 重点阐述了如何利用分离变量法求解边值问题和初边值问题,特别是在有界区域和简单几何形状上的应用。 傅里叶级数与傅里叶变换: 深入探讨了傅里叶级数和傅里叶变换在求解热传导方程、波动方程等问题中的强大作用,并介绍了其在不同边界条件下的应用。 格林函数法: 系统介绍了格林函数的概念、构造方法以及如何利用格林函数求解非齐次方程和处理复杂的边界条件。 拉普拉斯变换: 探讨了拉普拉斯变换在求解初值问题中的应用,特别是在处理具有特定初始条件和边界条件的瞬态问题时。 能量方法: 介绍了能量方法在证明解的唯一性、稳定性以及估计解的范数等方面的应用。 现代数值方法: 随着计算能力的飞速发展,数值方法在解决复杂 PDE 问题中扮演着越来越重要的角色。本书详细介绍了以下关键数值方法: 有限差分法 (FDM): 详细讲解了如何将 PDE 离散化为代数方程组,并介绍了不同阶数的有限差分格式,包括稳定性、收敛性分析以及在热传导、扩散等问题中的应用。 有限元法 (FEM): 深入阐述了有限元法的基本思想,包括变分原理、基函数构造、积分方程建立以及误差分析。重点介绍了如何将 FEM 应用于解决偏微分方程的边值问题,如弹性力学和流体力学中的应用。 有限体积法 (FVM): 介绍了有限体积法的原理,即在控制体上应用积分形式的方程,并着重讲解了其在流体力学等守恒律方程求解中的优势。 谱方法: 探讨了谱方法的高精度特性,并介绍了傅里叶谱方法、多项式谱方法等在求解具有周期性或光滑解的 PDE 中的应用。 应用领域: 本书通过丰富的实例,展示了 PDE 在各个领域的广泛应用: 物理学: 经典力学: 波动方程在弦振动、声波传播中的应用;泊松方程在静电场和引力场中的应用。 热学: 热传导方程在温度分布、热扩散过程中的应用。 电磁学: 麦克斯韦方程组的 PDE 表述及其在电磁波传播、天线理论中的应用。 量子力学: 薛定谔方程在描述微观粒子行为中的作用。 工程学: 结构力学: 弹性力学方程在桥梁、飞机机翼等结构应力分析中的应用。 流体力学: Navier-Stokes 方程在流体流动模拟、天气预报、航空航天设计中的应用。 传热传质: 耦合的传热传质方程在化工过程、材料科学中的应用。 金融学: 期权定价: Black-Scholes 方程在金融衍生品定价中的应用,以及如何利用 PDE 的数值方法进行求解。 其他领域: 生物医学: 反应-扩散方程在生物种群动态、疾病传播模型中的应用。 图像处理: 图像去噪、边缘检测中的 PDE 模型。 学习目标: 通过学习本书,读者将能够: 深刻理解部分微分方程的理论基础和分类。 熟练掌握多种经典的 PDE 求解方法,并能灵活运用。 掌握现代数值方法(有限差分、有限元、有限体积等)的原理和实现。 能够利用 PDE 模型解决实际问题,并对结果进行分析和解释。 为进一步深入研究 PDE 的相关前沿领域打下坚实的基础。 本书适合数学、物理、工程、计算机科学等专业的本科生、研究生以及相关领域的科研人员和工程师阅读。书中例题丰富,习题具有挑战性,旨在帮助读者在实践中巩固理论知识,提升解决问题的能力。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计简洁而有力量,给我的第一印象就是它是一本严谨而深入的学术著作。当我翻开书页,就被其清晰的排版和精炼的语言所吸引。这本书的章节安排非常合理,从基础的偏导数和全微分的介绍,到各种经典偏微分方程的推导和求解,再到数值方法的讨论,整个学习过程循序渐进,逻辑严密。我特别喜欢书中关于热传导方程的讨论,它不仅详细介绍了热方程的推导过程,更重要的是将其在实际工程中的应用进行了深入的阐述,例如在建筑材料的保温性能分析和电子元件的散热设计中。这些应用实例让我对抽象的数学模型有了更直观的认识。书中还对一些前沿的研究方向进行了简要的介绍,例如奇点理论和分岔理论在非线性偏微分方程中的应用,这为我进一步的学术研究提供了宝贵的启示。我正在将书中介绍的一些数值方法应用于我当前的研究项目中,并且已经取得了初步的进展。这本书的优点在于它能够让我在享受学习乐趣的同时,也能够建立起对偏微分方程的深刻理解,为我今后的学习和研究打下了坚实的基础。

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这本书的出版,对我而言,就像是解开了一个长久以来困扰我的数学难题。它不仅仅是一本偏微分方程的教科书,更像是一部引导读者深入理解数学思想的指南。这本书在讲解过程中,并没有过于强调公式的推导,而是更加注重概念的形成和思想的演化。我特别欣赏书中对不同数学工具在偏微分方程求解中的作用的深入剖析,例如傅里叶变换在求解常系数线性偏微分方程中的作用,以及格林函数在求解非齐次偏微分方程中的应用。这些内容不仅丰富了我的数学工具箱,更重要的是让我看到了数学知识之间的内在联系。我还对书中关于偏微分方程解的几何意义的探讨印象深刻,例如特征线在求解一阶偏微分方程中的作用,以及拉普拉斯算子在描述势场中的意义。这些几何解释使得抽象的数学概念变得更加生动形象,也更容易被我理解和记忆。我还发现,这本书中包含了许多关于偏微分方程的最新研究成果的介绍,这为我进一步的学术研究提供了宝贵的参考。我可以说,这本书不仅提升了我的数学能力,更重要的是拓宽了我的学术视野。

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这本书的封面设计给我留下了深刻的印象,简约而不失学术的严谨。它以一种沉静的蓝色为主调,中间辅以流动的曲线,仿佛暗示着书中那些变幻莫测的数学模型。当我第一次翻开这本书时,一股知识的厚重感扑面而来,每一页的纸张都散发着淡淡的书香,让我对接下来的阅读充满了期待。我一直对数学有着浓厚的兴趣,尤其是那些能够描述自然界复杂现象的理论,而偏微分方程正是这样一门能够连接理论与现实的桥梁。这本书的排版清晰,字体大小适中,对于我这样需要长时间阅读文献的读者来说,这一点至关重要。它没有过多的花哨装饰,而是将重心放在了内容的呈现上,这让我能够更专注于理解那些抽象的概念。我尤其欣赏作者在章节划分上的考量,从基础概念的引入,到各种经典方程的推导,再到数值方法的探讨,逻辑递进得非常自然,让我在不知不觉中就能掌握新的知识。即使是对于初次接触偏微分方程的学生,这本书也能提供一个循序渐进的学习路径。我迫不及待地想深入其中,去探索那些隐藏在数学公式背后的奥秘,去感受那些解决实际问题时的智慧火花。这本书不仅仅是一本教材,更像是一扇通往更广阔数学世界的窗户,我已准备好推开它,迎接未知的挑战和发现。

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作为一名对物理学应用颇有研究的学者,我一直寻找一本能够系统阐述偏微分方程在各个领域应用的著作。这本书恰恰满足了我的这一需求。它不仅仅停留在理论的层面,更将目光投向了现实世界的诸多问题,例如流体动力学中的纳维-斯托克斯方程,热传导中的热方程,以及波的传播等。作者在讲解这些方程时,不仅仅给出了数学形式,更重要的是深入剖析了它们所代表的物理意义,以及它们在解决具体工程和科学问题中所扮演的关键角色。我尤其对书中关于边界条件和初值条件的讨论印象深刻,这些细节往往是正确求解偏微分方程的关键,而本书对这些内容的阐释清晰而透彻,配以丰富的实例,使得抽象的数学概念变得鲜活起来。书中还涉及了许多前沿的研究方向,例如非线性偏微分方程的解法和稳定性分析,这为我进一步的科研工作提供了宝贵的思路和参考。我特别赞赏作者在引用文献时表现出的严谨性,每一项结论的得出都有据可查,这使得这本书的可信度大大提高。我已经在书中找到了一些可以直接应用于我当前研究项目的数学模型,并且对如何利用本书的理论工具来优化我的实验设计有了更清晰的认识。这本书的价值,在我看来,已经超越了普通的教科书,它更像是一位经验丰富的导师,在指引我探索科学的未知领域。

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当我第一次拿到这本书时,它给我的感觉就像是数学世界里的一座精心设计的迷宫。这本书的结构安排非常巧妙,从最基本的定义和符号开始,逐步引导读者进入更复杂的主题。作者在引入每一个新的概念时,都力求做到深入浅出,避免了许多枯燥的理论堆砌。我特别喜欢书中对各种证明过程的详细阐述,它们不仅仅是给出结论,更是展现了数学思想的形成过程,让我能够理解“为什么”是这样,而不仅仅是“是什么”。书中还包含了很多精选的练习题,这些题目难度适中,涵盖了章节的核心内容,能够有效地巩固我所学到的知识。我花了不少时间去解决其中的一些难题,每一次成功解答都给我带来了巨大的成就感。我发现,通过解决这些习题,我不仅加深了对理论的理解,更重要的是培养了独立思考和解决问题的能力。这本书的语言风格非常平实,没有太多华丽的辞藻,但却充满了数学的精确性和逻辑性。我已经在书中学习到了如何运用多种方法来求解不同类型的偏微分方程,例如分离变量法、特征线法以及格林函数法等。这些方法在我理解和解决更复杂的数学问题时,发挥了至关重要的作用。我可以说,这本书为我打开了一扇通往严谨数学世界的大门,我正在享受在这扇门后探索的乐趣。

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这本书的整体风格给我留下了深刻的印象,它就像一位循循善诱的老师,耐心地引导我一步步地走进偏微分方程的殿堂。这本书并没有急于介绍复杂的方程,而是从最基础的概念入手,例如函数的定义、导数的概念以及偏导数的计算方法。这些基础知识的扎实掌握,为我后续的学习打下了坚实的基础。我尤其喜欢书中对每一个概念的解释都配有清晰的图示和生动的例子,这使得抽象的数学概念变得更加直观易懂。例如,在讲解梯度和散度时,作者通过流体的运动和电场线的分布来形象地说明这些概念,让我能够从物理直觉上理解它们。书中还提供了大量的练习题,从基础的计算题到更具挑战性的证明题,每一类题型都得到了充分的覆盖。我花了大量的时间去完成这些习题,并且在解答过程中,不断反思和总结,我发现自己的数学思维能力得到了显著的提高。我特别欣赏书中关于一些经典方程的推导过程,例如热方程和波动方程,这些推导过程不仅仅是数学上的严谨,更是体现了物理定律的精妙。这本书的优点在于它能够让我在享受学习乐趣的同时,也能够建立起对偏微分方程的深刻理解。

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在我接触过的众多数学书籍中,这本书无疑是给我留下最深刻印象的一本。它的内容编排非常有条理,从最基础的定义和符号,到各种经典偏微分方程的分类和性质,再到求解各种方程的方法,层层递进,逻辑清晰。我特别喜欢书中关于分离变量法的详细阐述,这是一种非常强大且应用广泛的求解偏微分方程的方法,而本书对该方法的讲解清晰且深入,配以多个具体的例子,让我能够完全掌握其精髓。我还对书中关于初边值问题在不同物理背景下的建模和求解进行了详细的介绍,例如在固体力学中,如何将应力和位移的平衡方程转化为偏微分方程,并施加合适的边界条件和初始条件。这些内容对于我理解和应用偏微分方程解决实际问题非常有帮助。此外,书中还对一些更高级的主题进行了介绍,例如存在性、唯一性和光滑性定理,这些定理是偏微分方程理论的基石,而本书对它们的阐述严谨而易懂。我正在将书中介绍的一些方法和理论应用于我当前的研究项目中,并且已经从中获得了宝贵的见解。这本书的价值,在于它不仅传授了知识,更重要的是激发了我对数学研究的浓厚兴趣。

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这本书的整体风格非常吸引我,它不仅仅是一本教科书,更像是一部数学的史诗。书中对于每一个重要概念的引入,都伴随着其历史背景的介绍,让我能够理解这些数学工具是如何被创造和发展起来的。我尤其对书中关于牛顿和莱布尼茨在微积分发展中的贡献的介绍印象深刻,这些历史故事让我对数学的理解更加全面和深刻。我还对书中关于不同数学学派在偏微分方程研究中的争论和发展进行了详细的梳理,这让我看到了数学思想的碰撞和进步。此外,书中还包含了一些著名的数学家在偏微分方程领域的贡献,例如欧拉、拉格朗日和泊松等,这些传记式的介绍让我对数学家们的智慧和毅力有了更深的敬佩。我发现,通过学习这本书,我不仅掌握了偏微分方程的知识,更重要的是培养了我对数学科学的兴趣和热爱。这本书的价值,不仅仅在于它所传授的知识,更在于它所激发我的学术热情和探索精神。

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我一直认为,学习偏微分方程的过程,就像是在与一位经验丰富的向导一同探索一片未知的数学大陆。这本书的叙述方式正是如此,它不是简单地罗列公式和定理,而是将整个学习过程设计成一次有组织的探险。作者在介绍每一个章节时,都会先概述该章节将要解决的问题,以及它在整个学科中的地位,这让我对学习内容有一个宏观的认识,而不是被孤立的知识点淹没。书中对不同数学工具的引入也显得非常自然,例如在讲解傅里叶级数和拉普拉斯变换时,作者将其与偏微分方程的求解紧密结合,让我理解了这些工具的实际应用价值。我尤其欣赏书中关于收敛性和稳定性分析的讨论,这些方面对于理解偏微分方程解的可靠性至关重要,而本书的讲解清晰且富有洞察力。我通过反复研读这些内容,不仅掌握了判断解的性质的方法,也对偏微分方程理论的严谨性有了更深刻的认识。这本书还包含了一些著名的偏微分方程解的存在性和唯一性证明,这些证明过程本身就充满了智慧和技巧,让我对数学的严谨性有了更深的敬畏。我发现,通过这本书的学习,我的数学分析能力得到了显著的提升,我能够更自信地去处理更复杂的数学问题。

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这本书在我学习偏微分方程的旅程中,扮演了一个至关重要的角色。它以一种引人入胜的方式,将抽象的数学概念与生动的物理现象联系起来。书中对不同类型的偏微分方程,如椭圆型、抛物型和双曲型方程,进行了详细的介绍和分类,并且提供了针对不同方程的经典求解方法。我特别喜欢书中关于拉普拉斯方程在电磁学和引力学中的应用的讲解,这让我深刻体会到了数学模型在描述自然界中的强大力量。作者在讲解这些应用时,并没有回避数学的严谨性,而是将物理背景与数学推导有机地结合起来,使得学习过程既有深度又不失趣味。我印象最深刻的是关于弦振动的达朗贝尔解的推导,这个过程充分展现了双曲型方程的特性,也让我对波动现象有了更直观的理解。书中还涉及了一些数值方法,例如有限差分法和有限元法,这些方法对于求解无法得到解析解的复杂问题至关重要,而本书的介绍清晰且易于理解。我已经在尝试将这些数值方法应用到我目前正在进行的一项研究项目中,并且对初步的结果感到非常满意。这本书的价值,不仅仅在于它所包含的数学知识,更在于它所激发我的研究兴趣和创新思维。

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最好的是双曲方程章节 搭配国立交通大学的视频

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PDE要好好学呀

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PDE要好好学呀

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最好的PDE教材之一

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PDE万物皆可

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