应用泛函分析

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出版者:
作者:韩崇昭
出品人:
页数:370
译者:
出版时间:2008-10
价格:39.00元
装帧:
isbn号码:9787302178613
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
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具体描述

《应用泛函分析:自动控制的数学基础》从介绍抽象代数的基本知识人手,主要讨论线性泛函分析的主要内容,包括度量空间、赋范线性空间、赋准范线性空间、内积空间等关于抽象空间的表述,以及有关线性算子各种性态的分析,还就抽象算子方程的求解问题进行讨论;也涉及非线性泛函分析的初步知识。《应用泛函分析:自动控制的数学基础》特别强调泛函分析在自动控制中的应用,不仅在讲述过程中列举了大量例题,而且开辟专门章节进行专题讨论。

应用泛函分析 一、 概述 《应用泛函分析》是一部深入探讨泛函分析基本概念及其在数学、物理、工程等多个领域广泛应用的专著。本书旨在为读者构建一个坚实的泛函分析理论框架,并展示如何运用这些抽象的数学工具解决实际问题。全书内容循序渐进,从最基础的度量空间、赋范线性空间出发,逐步深入到希尔伯特空间、巴拿赫空间等核心概念,并详述了线性算子、谱理论等关键理论。同时,本书着重于理论与实践的结合,通过大量精心挑选的例子和应用案例,揭示泛函分析在偏微分方程、量子力学、信号处理、优化理论等学科中的重要作用。 二、 核心内容 本书的内容可以大致分为以下几个部分: 1. 基础概念与度量空间 度量空间: 引入度量空间的定义,讨论度量的性质,如非负性、对称性、三角不等式和正定性。介绍完备性、收敛性、柯西序列等重要概念,并给出开集、闭集、邻域、边界点、聚点、孤立点等拓扑概念。 完备度量空间: 重点分析完备性对于数学分析的重要性,通过实例说明非完备度量空间如何通过构造来达到完备。 2. 赋范线性空间 范数: 定义赋范线性空间的范数,讨论范数的性质,并介绍各种常见的范数(如 $L_p$ 范数)。 巴拿赫空间: 强调完备赋范线性空间的地位,即巴拿赫空间。讨论其代数结构和拓扑结构,介绍子空间、商空间等概念。 有限维赋范线性空间: 分析有限维赋范线性空间的特殊性质,证明所有有限维赋范线性空间都是闭区间上的连续函数空间。 有界线性算子: 定义线性算子及其有界性,探讨算子范数,介绍开映像定理、闭图像定理等基本定理,它们是研究算子性质的基石。 对偶空间: 介绍赋范线性空间的对偶空间,讨论其重要性,特别是与原空间之间的关系,介绍 Hahn-Banach 定理,这是泛函分析中最核心、最强大的定理之一,它保证了对偶空间具有丰富的结构。 3. 希尔伯特空间 内积空间: 定义内积空间,讨论内积的性质,如线性性、共轭对称性、正定性。 希尔伯特空间: 介绍完备内积空间,即希尔伯特空间。这是泛函分析中另一个极其重要的空间。 正交性与投影: 深入探讨希尔伯特空间中的正交概念,包括正交向量、正交集、正交基。介绍正交投影定理,该定理在求解最佳逼近问题和线性方程组等方面具有重要意义。 Riesz 表示定理: 阐述 Riesz 表示定理,它将希尔伯特空间中的有界线性泛函与其对偶空间中的向量建立起一一对应的关系。 有界线性算子在希尔伯特空间中的性质: 讨论希尔伯特空间中有界线性算子的伴随算子,介绍自伴算子、酉算子、正定算子等特殊类型的算子,并分析它们的性质。 4. 谱理论 谱: 引入算子谱的概念,包括点谱、连续谱、残缺谱。 紧算子: 讨论紧算子的性质,证明紧算子在无穷维巴拿赫空间中具有许多类似于有限维矩阵的性质,例如其谱具有离散性。 Fredholm 算子: 介绍 Fredholm 算子及其指数,它们在积分方程和微分方程的理论中扮演重要角色。 谱定理: 详述谱定理,特别是关于自伴算子和正规算子的谱定理。这些定理是理解算子性质的核心,尤其在量子力学中,算子谱的分析直接对应于物理量的可观测值。 5. 应用案例与拓展 偏微分方程: 展示如何运用泛函分析的工具(如 $L_2$ 空间、Sobolev 空间)来研究偏微分方程的弱解、存在性、唯一性等问题。 量子力学: 阐述泛函分析在量子力学中的基础地位,例如薛定谔方程、算子代数、能量本征值谱的分析等。 信号处理: 介绍傅里叶分析、小波分析等与泛函分析紧密相关的信号处理技术,以及它们在信号去噪、压缩、滤波等方面的应用。 优化理论: 讨论凸分析、变分法等与泛函分析相关的优化方法,以及它们在机器学习、工程设计等领域的应用。 其他应用: 简要提及泛函分析在概率论、统计学、金融数学等领域的应用。 三、 目标读者 本书适合数学专业本科生、研究生,以及从事相关领域研究和应用的科研人员、工程师。对于希望深入理解数学工具在科学研究和工程实践中作用的读者,本书提供了坚实的基础和丰富的案例。 四、 学习方法建议 本书内容较为抽象,建议读者在阅读时,勤于思考,勤于练习。 理解定义: 务必透彻理解每一个基本概念的定义,这是后续学习的基础。 推导证明: 尝试独立推导和理解书中的定理证明,这将加深对理论的认识。 练习题: 认真完成书后提供的习题,特别是那些带有应用背景的题目,这将帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。 联系实际: 在学习过程中,积极思考书中介绍的应用案例,尝试理解泛函分析是如何解决这些实际问题的,可以进一步查阅相关文献,拓展知识面。 《应用泛函分析》是一扇通往现代数学与科学研究大门的关键钥匙。通过系统学习本书,读者将不仅掌握一套强大的数学分析工具,更能深刻理解数学思维的魅力及其在解决复杂世界问题中的无限潜力。

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读后感

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用户评价

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我一直对数学在解决复杂工程问题中的力量深信不疑,而泛函分析作为连接数学理论与工程实践的重要桥梁,其应用价值不言而喻。这本书的书名本身就传递出一种强大的信息:理论不仅仅是理论,更是解决实际问题的有力工具。我尤其对泛函分析在流体力学和空气动力学中的应用感到好奇,例如如何利用积分方程、边界积分方程方法以及与泛函分析相关的数学工具来模拟和分析流体流动行为。我希望书中能够提供一些具体的流体力学问题,并展示如何将其转化为泛函分析中的数学模型,并利用相应的求解方法来获得工程解决方案。例如,如何利用边界积分方程来模拟翼型周围的流场,或者如何利用泛函分析的工具来分析湍流的性质。此外,我也对书中关于算子理论在分析弹性力学和结构振动中的应用很感兴趣,我想了解这些理论如何帮助我们理解和预测材料的力学行为。这本书的出版,为我提供了一个深入了解泛函分析在工程领域应用的宝贵机会。

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在学习数学的过程中,我常常会思考理论与实际的边界在哪里,而像泛函分析这样的分支,其“应用”二字就足以引起我的强烈关注。这本书的封面上, subtle的色彩搭配和字体选择,都透露出一种严谨而不失活力的学术氛围。我对泛函分析在量子信息科学中的应用非常着迷,我知道它在描述量子态、量子操作以及量子纠缠等方面扮演着核心角色。我期待书中能够深入探讨量子力学中的希尔伯特空间、算子代数等概念,并解释它们如何被用来构建量子计算模型,以及如何分析量子算法的性能。例如,如何利用算子理论来描述量子比特的演化,或者如何利用酉算子来表示量子门操作。同时,我也对书中关于谱理论在量子力学中的应用很感兴趣,我想了解它如何帮助我们理解量子系统的能量本征态和本征值。这本书无疑为我提供了一个探索泛函分析在尖端科学领域应用的绝佳平台,让我能够更深入地理解这些抽象概念背后的物理意义。

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作为一名初涉应用数学领域的学生,我一直认为理论的深度和应用的广度是衡量一本教材优劣的关键。这本书的出现,恰好满足了我对这两方面的需求。我一直对泛函分析在优化理论中的作用感到好奇,尤其是在求解复杂优化问题时,如何利用泛函分析的工具来分析可行域的性质、保证最优解的存在性以及设计有效的迭代算法。这本书的章节划分,似乎有意地朝着这个方向倾斜,让我对即将接触到的内容充满了期待。我非常希望书中能够提供一些具体的案例分析,例如如何将线性规划、非线性规划等问题转化为泛函分析中的优化问题,并利用诸如拉格朗日乘子法、对偶理论等泛函分析的经典方法来求解。此外,我对书中关于度量空间、完备性、收敛性等基本概念的阐述也充满了期待,我相信扎实的理论基础是理解更高级应用的前提。从编辑的角度来看,这本书的纸张质量和装帧设计都非常出色,拿在手里有质感,翻阅起来也很舒适,这对于长时间的阅读和学习来说,是至关重要的。我相信,通过对这本书的学习,我能够构建起扎实的泛函分析理论基础,并将其成功地应用于我所感兴趣的数学研究领域。

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我一直相信,数学的真正魅力在于其普适性和连接性,而泛函分析恰恰是这种魅力的绝佳体现。这本书的封面设计,虽然简洁,却传递出一种沉稳而专业的学术品味,让我对接下来的阅读充满了信心。我对泛函分析在控制理论中的应用尤为关注,尤其是如何利用固定点定理、不动点算子等工具来分析线性系统和非线性系统的稳定性、可控性和可观性。我希望书中能够详细介绍这些理论在实际控制系统设计中的应用,例如如何利用不动点定理来证明某些控制算法的收敛性,或者如何利用泛函分析的工具来设计鲁棒控制器,以应对系统中的不确定性和扰动。此外,我也对书中关于卷积、希尔伯特空间等概念在信号处理中的应用很感兴趣,我想了解它们是如何帮助我们理解和处理各种信号的。从书籍的排版来看,公式的格式清晰,注释也较为详尽,这对于非专业背景的读者来说,无疑是降低了学习门槛,能够更专注于理解理论本身。这本书无疑为我提供了一个深入了解泛函分析在控制科学中应用的学习平台。

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在我学习数学的过程中,总会遇到一些“看似高深莫测”的理论,它们往往在表面上显得抽象,却又在各个应用领域扮演着核心角色,泛函分析便是其中之一。这本书的出版,对我来说,就像是为我打开了一扇通往这些“高深莫测”理论应用之门。我对于函数空间上的积分变换,比如傅里叶变换和拉普拉斯变换,一直有着浓厚的兴趣,我知道它们在信号处理和图像分析领域有着举足轻重的地位,而泛函分析正好是理解这些变换的理论基石。我期望书中能够详细解释这些变换是如何从泛函分析的框架中自然产生的,并且给出一些具体的工程应用示例,例如如何利用傅里叶变换分析音频信号的频谱特征,或者如何利用拉普拉斯变换解决电路分析中的瞬态问题。同时,我也对书中关于算子理论的介绍非常感兴趣,特别是自伴算子和酉算子在量子力学中的应用,我想了解它们是如何描述物理系统的演化和状态的。从书籍的体量来看,这本书的内容相当丰富,这预示着作者对泛函分析的应用层面进行了深入的挖掘和梳理,我期待在这里找到我需要的答案和启发。

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对于许多学习者来说,数学的美往往体现在其逻辑的严谨和结构的精巧,而泛函分析恰恰是这种美学的集中体现。这本书的出现,无疑是让我得以一窥其堂奥。我一直对泛函分析在模式识别和机器学习领域的应用充满热情,我知道它在理解和处理高维数据、构建分类器以及优化模型等方面有着至关重要的作用。我期待书中能够详细阐述泛函分析中的哪些概念和工具能够被有效地应用于这些机器学习任务,并且提供具体的算法和实现示例。例如,如何利用核函数和再生核希尔伯特空间来构建支持向量机,或者如何利用泛函分析的理论来分析神经网络的收敛性和泛化能力。此外,我对书中关于度量空间、距离函数等概念在聚类分析中的应用很感兴趣,我想了解它们如何帮助我们度量数据点之间的相似性。这本书的语言表达风格,既有严谨的数学论证,又不失清晰的解释,相信能够引领我更有效地掌握泛函分析的应用知识。

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这本书的封面设计就足够吸引我了,简洁的蓝色背景,配上烫金的“应用泛函分析”几个大字,给人一种严谨而又充满力量的感觉。我一直对数学的各个分支都颇感兴趣,而泛函分析作为连接代数、几何与分析的重要桥梁,其在现代科学技术中的广泛应用更是让我心驰神往。翻开书页,扑面而来的是一股浓郁的学术气息,虽然我还没来得及深入研读其中的每一个公式和定理,但从目录的编排和章节的标题来看,作者显然是下了苦功,将泛函分析的宏大体系梳理得井井有条。特别是一些涉及算子理论、谱理论以及各种赋范空间及其拓扑结构的章节,光是标题就足以勾起我的好奇心。我尤其期待书中能够详细阐述泛函分析在量子力学、信号处理、偏微分方程以及图像识别等领域的具体应用案例,相信这些理论知识与实际联系的讲解,能让我更深刻地理解泛函分析的价值和魅力。从排版上看,字体清晰,公式的标记也规范统一,这对于阅读者来说是非常友好的,毕竟在学习过程中,清晰的呈现方式能够大大提高效率,减少不必要的干扰。我相信,这本书将会是我探索泛函分析世界的一扇重要窗口,也是我学习道路上不可或缺的助手。

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在我接触数学的多年里,总有一些理论像是隐藏在幕后的“魔法师”,它们看似遥远,却在无数科学领域发挥着至关重要的作用,泛函分析便是其中之一。这本书的出现,无疑为我揭开了这位“魔法师”的面纱。我对泛函分析在数值分析领域的应用充满好奇,特别是如何利用投影定理、最小二乘法等工具来解决拟合问题、逼近问题以及求解大型线性方程组。我非常期待书中能够提供一些关于如何将实际问题转化为泛函分析框架中的优化问题,并利用这些工具来获得近似解的详细步骤和示例。例如,如何利用最小二乘法来拟合一组数据点,或者如何利用投影定理来求解一个病态的线性方程组。同时,我也对书中关于函数空间中的范数、内积等概念在离散化方法中的应用很感兴趣,我想了解它们是如何保证数值方法的稳定性和收敛性的。从书籍的装帧和印刷质量来看,这本书无疑是一部严谨而又精美的学术著作,相信它能为我的数值分析学习之路带来新的视角和深刻的理解。

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我一直认为,数学的学习是一个不断深入探索的过程,而泛函分析无疑是其中一个非常重要且富有挑战性的领域。这本书以“应用”为导向,让我看到了理论走向实践的可能性。我尤其对泛函分析在金融数学中的应用感到好奇,例如如何利用随机过程、鞅理论以及与泛函分析相关的工具来对金融衍生品进行定价,或者如何分析金融市场的风险。我希望书中能够提供一些具体的金融模型,并展示如何利用泛函分析的理论来推导这些模型的解析解或者数值解。例如,如何利用Black-Scholes模型与偏微分方程的联系,以及如何在泛函分析框架下求解这些方程。此外,我也对书中关于希尔伯特空间、算子理论在量化交易和投资组合优化中的潜在应用很感兴趣,我想了解这些理论如何帮助我们做出更明智的投资决策。从阅读的流畅性来看,这本书的章节过渡自然,内容编排合理,相信能够引领我一步步深入理解泛函分析在金融领域的应用。

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数学的抽象概念往往需要通过具体的应用场景来展现其生命力,而这本书似乎正是朝着这个方向努力。我一直对泛函分析在图像处理和计算机视觉领域的应用抱有浓厚的兴趣,我知道它在图像去噪、边缘检测、图像恢复等方面都有着广泛的应用。我希望书中能够详细阐述泛函分析的哪些概念和工具能够被有效地应用于这些图像处理任务,并且提供具体的算法和实现细节。例如,如何利用泛函分析中的卷积定理来设计图像滤波算法,或者如何利用变分法来解决图像恢复问题。此外,我对书中关于Banach空间、紧算子等概念在图像分析中的具体作用也充满了期待,我想要了解它们是如何帮助我们理解和处理图像数据的。从书籍的整体风格来看,这本书的语言表达清晰易懂,逻辑性强,我相信即使是对泛函分析不太熟悉的读者,也能从中获得不少启发。这本书的出现,为我提供了一个将抽象的泛函分析理论与具体的图像处理实践相结合的绝佳机会。

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