高等工程数学

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出版者:科学出版社
作者:朱元国
出品人:
页数:346
译者:
出版时间:2019-6-1
价格:89.00元
装帧:平装
isbn号码:9787030616104
丛书系列:
图书标签:
  • 工程数学
  • 高等数学
  • 工程数学
  • 数学分析
  • 线性代数
  • 概率论
  • 数值分析
  • 复变函数
  • 微分方程
  • 数学建模
  • 理工科
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具体描述

《高等工程数学》内容体现经典与现代的紧密结合, 符合高校工科专业对数学的基本需求. 主要内容有距离与范数, 包括向量范数与矩阵范数; 矩阵的标准形与特征值计算, 包括矩阵的 Jordan标准形及特征值的幂迭代法; 矩阵分解与广义逆矩阵, 包括三角分解、满秩分解和奇异值分解; 线性方程组的数值解法, 包括直接解法与迭代解法; 较优化方法, 包括单纯形法、较优性条件、牛顿法、共轭梯度法、罚函数法、组合优化问题的模拟退火算法与遗传算法; 函数逼近与数据拟合, 包括多项式插值、较小二乘法、小波变换; 偏微分方程及其数值解法, 包括定解问题、解析方法、有限差分法、有限元方法; 统计分析, 包括一元及多元线性回归、贝叶斯统计、多元正态分布的参数估计与假设检验.

《高等工程数学》:探索数学之美,赋能工程实践 在现代科技飞速发展的浪潮中,数学作为一切科学的基石,其重要性不言而喻。尤其是在工程领域,严谨的数学理论与精妙的计算方法是解决复杂问题的关键。《高等工程数学》正是这样一本旨在为广大工程技术人员和相关专业学生提供坚实数学支撑的著作。本书以其系统性、前沿性和实用性,力图帮助读者构建起扎实的数学知识体系,从而更有效地应对工程实践中的挑战。 本书内容涵盖了工程数学的多个核心分支,每一部分都经过精心组织,力求逻辑清晰,条理分明。 第一部分:高等代数与线性代数 本部分将带领读者深入理解抽象代数的概念,包括群、环、域等基本代数结构,为理解更复杂的数学模型奠定基础。在此基础上,重点将放在线性代数,这是解决工程问题中最常用的数学工具之一。读者将系统学习向量空间、矩阵的运算、线性方程组的求解、特征值与特征向量、线性变换等核心内容。理解这些概念不仅能帮助我们处理多维数据,更能为信号处理、控制系统、优化算法等工程领域打下坚实的理论基础。例如,在结构工程中,线性方程组的求解广泛应用于分析结构的受力情况;在计算机视觉中,矩阵运算和特征值分析则是图像处理和识别的关键。 第二部分:微积分与微分方程 微积分是描述连续变化和无穷小量的重要数学语言。本书将从多元函数微积分入手,包括偏导数、梯度、散度、旋度、多重积分、线积分、面积分等,这些概念在物理学、流体动力学、电磁学等领域有着极其广泛的应用。微分方程则是描述系统动态变化的强大工具。本书将详细介绍常微分方程和偏微分方程的解法,包括各种类型的方程(如线性方程、非线性方程、齐次方程、非齐次方程)及其求解方法(如分离变量法、积分因子法、幂级数法、特征方程法等)。我们还将探讨一些重要的偏微分方程,如热传导方程、波动方程、拉普拉斯方程,它们是描述许多自然现象和工程过程的基本模型。掌握微分方程的求解,意味着能够预测和控制系统的行为,例如在电路分析中预测电流的变化,在机械振动中分析物体的运动轨迹。 第三部分:复变函数与积分变换 复变函数理论为解决某些在实数域内难以处理的问题提供了全新的视角和强大的工具。本书将介绍复数、复变函数、柯西-黎曼方程、解析函数、复变积分、留数定理等。这些概念在流体力学、空气动力学、弹性力学以及信号与系统中扮演着重要角色。积分变换,特别是傅里叶变换和拉普拉斯变换,是工程领域中不可或缺的分析工具。傅里叶变换可以将时域信号分解为不同频率的正弦和余弦分量,便于分析信号的频率特性;拉普拉斯变换则能有效地将线性常微分方程转化为代数方程,简化求解过程。本书将深入讲解这些变换的性质、应用及其在信号处理、系统分析、控制理论等方面的具体案例。 第四部分:概率论与数理统计 在工程实践中,我们经常面对不确定性和随机性。概率论与数理统计为我们量化和分析这些不确定性提供了科学的方法。本书将从概率的基本概念、随机变量、概率分布(如二项分布、泊松分布、正态分布)入手,逐步深入到数理统计的核心内容,包括统计量的概念、参数估计(点估计和区间估计)、假设检验、回归分析等。这些统计方法能够帮助工程师从实验数据中提取有用的信息,进行预测和决策,例如在质量控制中判断产品是否合格,在通信系统中评估信号的可靠性,在金融工程中预测市场走势。 第五部分:数值计算方法 在许多复杂的工程问题中,解析解难以获得,这时就需要借助数值计算方法来近似求解。本书将介绍一系列重要的数值计算技术,包括非线性方程的求根方法(如二分法、牛顿法)、插值与逼近(如多项式插值、最小二乘法)、数值积分(如梯形法则、辛普森法则)、常微分方程的数值解法(如欧拉法、龙格-库塔法)以及线性方程组的数值解法(如高斯消元法、迭代法)。这些方法是计算机辅助设计(CAD)、有限元分析(FEA)、计算流体动力学(CFD)等现代工程软件的核心算法,掌握它们将使读者能够利用计算机解决更广泛的工程问题。 《高等工程数学》不仅仅是一本理论教材,它更注重数学概念与工程应用的结合。书中穿插了大量的工程实例,旨在帮助读者理解抽象数学概念在实际问题中的具体体现,例如如何运用线性代数分析电路网络,如何利用微分方程模拟物理系统的演变,如何借助概率论分析通信系统的噪声影响,以及如何通过数值方法求解复杂结构的应力分布。 本书的目标读者群体非常广泛,包括但不限于: 高校工程类专业本科生和研究生: 作为核心课程教材,为学生打下坚实的数学基础,为后续专业课程的学习做好准备。 在职工程师和技术人员: 帮助他们回顾和深化工程数学知识,解决工作中遇到的实际技术难题,提升专业技能。 对工程数学感兴趣的研究人员: 提供系统而深入的数学理论框架,激发新的研究思路。 本书的编写力求语言严谨、逻辑清晰,同时兼顾了易于理解性。我们希望通过本书,读者不仅能够掌握高等工程数学的知识,更能体会到数学思维的严谨与优雅,并将这份力量转化为解决工程挑战的强大武器。相信《高等工程数学》将成为您工程学习和实践道路上不可或缺的良师益友。

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读后感

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用户评价

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这本书的封面设计得非常专业,字体和排版都透着一股严谨的气息,让人一眼就能感受到其内容的深度和广度。初翻阅时,我对那些密集的公式和定理感到一丝敬畏,但随着阅读的深入,我发现作者的叙述方式并非高高在上,而是非常注重循序渐进的引导。特别是对于那些初次接触高等数学概念的读者,书中对抽象概念的具象化解释,着实帮我搭建起了坚实的理解框架。举例来说,在讲解向量微积分时,作者没有仅仅停留在理论推导上,而是结合了实际的工程应用场景,比如流体力学中的势流问题,这使得原本枯燥的数学工具顿时变得鲜活起来,不再是孤立的符号游戏,而是解决实际工程难题的利器。这种理论与实践紧密结合的编排方式,极大地激发了我学习的兴趣,让我觉得这不仅仅是一本教材,更像是一位经验丰富的工程师在手把手地教我如何用数学的语言去描绘和预测物理世界。

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坦白讲,我最初是被这本书的“厚度”震慑到的,但真正开始使用后,我才明白每一页的重量所在。与其他追求简洁的教材不同,这本书似乎有意为之,将大量的例题和课后习题穿插在理论讲解之中,形成了一种“即学即练”的模式。这些习题的设计梯度非常合理,从基础的运算巩固到复杂的综合应用题,覆盖面极广。我特别喜欢那些“挑战性思考题”,它们往往需要综合运用多个章节的知识点,极大地锻炼了我的思维敏捷度和问题分解能力。很多时候,我会在一道题上卡很久,但一旦攻克,那种成就感是无与伦比的,而且解题思路的拓宽,直接反映在了我后续的课程作业表现上。这本书的学习曲线虽然陡峭,但回报率极高,它成功地将学习过程塑造成了一场持续的智力探险。

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这本书的语言风格非常具有个人色彩,它不像传统的教科书那样冷冰冰的陈述,反而带有一种鼓励和对话的语气。作者在很多关键概念的引入处,会用一种近乎口语化的方式来剖析难点,仿佛是导师坐在你身边,在你快要放弃时轻轻推你一把。比如在介绍傅里叶分析时,对于周期延拓和收敛性的讨论,作者巧妙地使用了“声音的频谱”和“信号的重建”这些生活化的比喻,瞬间打消了我对高频信号处理的畏惧感。这种亲和力使得学习过程中的挫败感大大降低。我甚至发现,有些地方作者会预设读者可能产生的思维误区,并提前进行澄清和引导,这种高度的“读者关怀”设计,让我在阅读体验上感到异常舒适,极大地提升了自我学习的效率和持续性。

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我是一个对数学细节有洁癖的工科生,因此,在选择参考书时,我对证明的完整性和严谨性有着近乎苛刻的要求。这本书在这方面做得相当出色,每一个定理的引入都有详尽的背景铺垫和逻辑推导,几乎没有留下任何跳跃性的环节。最让我印象深刻的是它对“为什么”的深入探讨,很多其他教材只告诉你“是什么”和“怎么做”,而这本书会花费大量篇幅解释“为什么需要这个工具”以及“它背后的数学哲学是什么”。例如,在线性代数部分,对特征值和特征向量的几何意义的阐述,不仅仅停留在矩阵变换的角度,更深入挖掘了其在系统稳定性分析中的核心作用。这种深挖根源的写作风格,让我对所学知识的理解上升到了一个新的层次,不再满足于套用公式,而是真正理解了数学模型的构建过程,这对于未来进行复杂系统的建模工作至关重要,无疑是一本值得反复研读的工具书。

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从工程应用的角度来看,这本书的选材和侧重点体现了极强的时代前瞻性。它没有仅仅停留在经典微积分和线性代数的范畴,而是很早就引入了偏微分方程在热传导、扩散过程中的基础应用,并且对数值解法的基本思想也有所涉及。我个人尤其看重它对“误差分析”的重视程度,在讲解近似解法时,书中清晰地指出了不同方法带来的误差来源和量级,这对于一个未来的工程师来说是至关重要的,因为在实际工程中,“精确”往往是不存在的,“可接受的误差范围”才是核心。这种注重工程实用性和误差控制的教学理念,使得这本书的知识体系不仅仅停留在“知道公式”的层面,而是培养了“如何利用数学工具去指导工程决策”的思维模式,是真正面向解决实际问题而编写的典范之作。

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