Principles of Mathematical Modeling, Second Edition

Principles of Mathematical Modeling, Second Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Academic Press
作者:Clive Dym
出品人:
页数:303
译者:
出版时间:2004-07-05
价格:USD 94.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780122265518
丛书系列:
图书标签:
  • 数学建模
  • 数学
  • 应用数学
  • 模型
  • 科学计算
  • 工程数学
  • 高等教育
  • 理工科
  • 算法
  • 微分方程
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具体描述

Science and engineering students depend heavily on concepts of mathematical modeling. In an age where almost everything is done on a computer, author Clive Dym believes that students need to understand and 'own' the underlying mathematics that computers are doing on their behalf. His goal for "Principles of Mathematical Modeling, Second Edition", is to engage the student reader in developing a foundational understanding of the subject that will serve them well into their careers. The first half of the book begins with a clearly defined set of modeling principles, and then introduces a set of foundational tools including dimensional analysis, scaling techniques, and approximation and validation techniques. The second half demonstrates the latest applications for these tools to a broad variety of subjects, including exponential growth and decay in fields ranging from biology to economics, traffic flow, free and forced vibration of mechanical and other systems, and optimization problems in biology, structures, and social decision making. Prospective students should have already completed courses in elementary algebra, trigonometry, and first-year calculus and have some familiarity with differential equations and basic physics. The book: serves as an introductory text on the development and application of mathematical models; focuses on techniques of particular interest to engineers, scientists, and others who model continuous systems; offers more than 360 problems, providing ample opportunities for practice; covers a wide range of interdisciplinary topics - from engineering to economics to the sciences; uses straightforward language and explanations that make modeling easy to understand and apply. New to this edition: a more systematic approach to mathematical modeling, outlining ten specific principles; expanded and reorganized chapters that flow in an increasing level of complexity; several new problems and updated applications; expanded figure captions that provide more information; and, improved accessibility and flexibility for teaching.

《数学建模原理(第二版)》 数学建模,作为连接抽象数学理论与现实世界复杂问题的桥梁,在科学、工程、经济、社会等诸多领域扮演着至关重要的角色。它赋予我们一套系统性的工具与方法,用于理解、分析和解决那些无法直接通过纯粹的实验或观察来把握的挑战。本书,《数学建模原理(第二版)》,便是带领读者踏入这一迷人领域的指南,旨在提供一个坚实的基础,帮助您掌握构建、分析和解释数学模型的核心思想与技术。 本书并非仅仅罗列大量的数学公式与定理,而是侧重于阐述数学建模的思维过程和实践方法。我们相信,真正的建模能力源于对问题本质的深刻理解,以及如何将其转化为可操作的数学语言。因此,本书的结构设计围绕着建模的几个关键阶段展开: 第一部分:建模的基石与思维 在开始具体的建模实践之前,理解建模的哲学与基本原则至关重要。本部分将深入探讨: 什么是数学模型? 我们将从不同角度剖析模型的定义、类型(例如,描述性模型、预测性模型、优化模型、仿真模型等)以及它们在现实世界中的应用。模型并非完美的复制品,而是对现实的简化与抽象,理解这种简化背后的权衡与取舍,是建模者必备的素质。 建模的流程与方法论: 从识别问题、收集信息、抽象建模、求解模型、验证模型到解释结果,我们将一步步分解建模的完整生命周期。本书将强调迭代性在建模过程中的重要性,以及如何根据反馈不断 refinement 我们的模型。 模型选择的考量: 不同的问题需要不同的建模方法。我们将讨论如何根据问题的性质、数据的可用性、所需精度以及计算资源的限制,来选择最合适的建模范式。例如,是采用微分方程、统计模型、图论模型,还是离散事件模拟? 第二部分:经典建模技术与范例 掌握了建模的思维框架后,本书将引入一系列经过时间检验的经典数学建模技术,并通过丰富的实例加以说明: 代数模型: 线性方程组、非线性方程组、约束优化等,这些基础的代数工具在许多问题中都能派上用场,例如资源分配、网络流量分析等。我们将通过实际例子,展示如何将现实问题转化为代数方程组,并利用代数方法求解。 微分方程模型: 无论是描述人口增长、化学反应速率,还是物理系统的动态演变,微分方程都是刻画连续变化过程的强大工具。本书将介绍常微分方程(ODE)和偏微分方程(PDE)的基本概念,以及如何构建和理解这些模型,例如流行病传播模型、热传导模型等。 概率与统计模型: 在处理不确定性与随机性时,概率论与统计学是不可或缺的。我们将探讨如何使用概率分布、随机过程、回归分析、时间序列分析等方法来建模和预测,例如金融市场波动预测、质量控制、风险评估等。 离散数学模型: 图论、网络模型、组合优化等,这些技术适用于描述和分析离散的结构和关系,如社交网络分析、交通网络优化、项目管理等。我们将学习如何将现实世界中的节点与边抽象为图,并利用图论算法解决问题。 仿真模型: 当解析解难以获得或模型过于复杂时,仿真成为一种有效的手段。本书将介绍不同类型的仿真技术,例如蒙特卡洛模拟、离散事件模拟等,并阐述如何设计和运行仿真实验来探索系统的行为。 第三部分:模型的分析、验证与解释 构建模型只是第一步,如何对其进行深入分析,确保其可靠性,并清晰地传达结果同样重要。本部分将重点关注: 模型分析与求解: 针对不同类型的模型,我们将介绍相应的分析技术,包括解析解法、数值解法、近似方法等。我们会讨论不同方法的优缺点,以及在何种情况下应选择何种方法。 模型验证与灵敏度分析: 一个好的模型必须能够准确地反映现实。本书将探讨如何通过与真实数据进行比较来验证模型的有效性,以及如何进行灵敏度分析,评估输入参数的变化对模型输出的影响,从而理解模型的鲁棒性。 模型解释与沟通: 最终,模型的价值体现在其能否被理解和应用。我们将讨论如何清晰地解释模型的假设、局限性以及所能得出的结论,并有效地将建模结果传达给不同领域的受众。 《数学建模原理(第二版)》 旨在为初学者提供一个坚实的入门,同时也能为有经验的建模者提供新的视角和更深入的理解。本书的编写风格力求清晰、直观,并辅以大量的实例,让读者在学习理论的同时,能够亲手实践,逐步提升自己的数学建模能力。我们希望通过本书,您不仅能掌握解决具体问题的技巧,更能培养出一种将复杂现实问题转化为数学语言,并从中提炼出洞察的强大思维能力。

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读后感

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用户评价

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我尝试着用这本书来构建一些实际的工程优化问题,结果发现它在应用层面的指导性非常薄弱。书本花了大量的篇幅去阐述各种数学工具和理论基础,这些固然重要,但对于一个急于将理论转化为实践的读者来说,感觉就像是拿着一把昂贵的瑞士军刀,却不知道如何去开一罐最简单的罐头。案例分析停留在非常基础和理想化的层面,几乎没有涉及现实世界中那些充满噪声、不确定性以及数据稀疏性的复杂场景。例如,在处理一个动态系统建模时,书中给出的例子总是假设所有参数都是完美已知的,并且微分方程的解法也是解析的、优雅的。一旦我试图将这些方法映射到我工作中遇到的那些需要迭代求解、参数估计和模型验证的真实挑战时,我发现这本书提供的只是一个起点,而非一个可操作的框架。它更像是一本纯数学的教科书,披着“建模”的外衣,对于那些渴望快速上手、解决实际问题的工程师或研究生来说,这本书提供的帮助实在太有限了,读完之后,留下的更多是“理论上可行”的空洞感,而不是“实践中有效”的满足感。

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这本书的排版和装帧设计简直是一场视觉的灾难。拿到实体书的那一刻,我就皱起了眉头。纸张的质感粗糙得像是直接从回收站里捞出来的,油墨的味道久久不散,让人在阅读时总有一种莫名的不适感。更要命的是字体选择和行间距的排布,简直是反人类设计。大段的公式和文字挤压在一起,留白少得可怜,仿佛作者和编辑都患有严重的“空间恐惧症”。每当需要追踪一个复杂的推导过程时,眼睛就像在走迷宫,一会儿要跳到下一页的脚注,一会儿又要回去对照前一页的定义,看得我头昏眼花。那些希腊字母和上下标混杂在一起,模糊不清,常常需要眯着眼睛才能辨认出究竟是 $mu$ 还是 $lambda$。对于一本宣称是“经典”的教材来说,这种低劣的制作水准是完全不可接受的,它极大地损害了阅读体验,让人对书中的内容质量都产生了怀疑。我花了大量时间去适应这种糟糕的阅读环境,而不是专注于学习模型背后的深刻思想,这无疑是一种时间的浪费和精力的损耗。如果未来再版,请务必投资一个专业的排版设计师,这不光是美观问题,更是学术交流的严肃性体现。

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坦白说,这本书的深度和广度是令人敬佩的,但其组织结构却像一个巨大的、未被整理的宝库。它似乎想要囊括所有已知的建模技术,从连续系统到离散优化,从经典力学到前沿的机器学习中的隐性建模,信息量是巨大的。然而,正是这种包罗万象的野心,导致了内容间的衔接显得异常生硬和跳跃。你会发现一个章节还在详细讨论拉格朗日力学在宏观尺度上的应用,紧接着的下一章就转向了用有限元方法离散化偏微分方程,两者之间缺乏一个清晰的过渡性桥梁来帮助读者理解如何在不同尺度和领域之间切换思维模式。对于想要系统性学习“建模思想”而非“特定工具箱”的读者来说,这种结构上的碎片化让人难以形成一个连贯的知识网络。我不得不花费大量时间自己去构建这些章节之间的联系,这本书更像是一个高级参考手册的合集,而不是一个精心设计的学习路径图,使得学习过程充满了随机性和不确定性。

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这本书的叙述风格极其晦涩,仿佛作者在故意设置阅读障碍。它倾向于用最抽象、最宏大的数学语言来描述原本可以清晰解释的概念。每当引入一个新的建模范式时,作者会直接跃入到其背后的公理体系和严格证明中,完全忽略了初学者可能需要的直观动机和物理意义的铺垫。我感觉自己像是一个旁观者,被强行拖入了一场高深的数学辩论,而不是一个主动学习者,被引导着去理解世界的运作方式。例如,某个关于随机过程的章节,通篇充斥着测度论的术语,但对于为什么选择这种特定测度来描述某种物理现象的背景描述却轻描淡写。这种“跳步”式的教学方式极大地增加了知识吸收的难度,迫使我不得不频繁地查阅其他基础教材来补齐上下文。对于那些习惯了循序渐进、注重“为什么”而非仅仅“是什么”的学习者来说,这本书无疑是一次痛苦的攀登,而不是一次愉快的探索。

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我对这本书的定价策略感到非常不解和不满。考虑到其作为一本学术著作的定位,其售价高得令人咋舌,尤其对于预算有限的学生群体来说,这是一个沉重的负担。更让人气愤的是,如此昂贵的定价,竟然附带了如此低质量的印刷和装订(如前所述,排版糟糕,纸张廉价)。这让人感觉出版商是在利用其内容的权威性来榨取读者。如果内容本身足以令人震撼,能够带来突破性的见解,那么高价或许可以被接受,但就我实际的阅读体验来看,其提供的价值与所付出的金钱严重不符。市场上有许多质量更高的、在排版和内容更新上都更胜一筹的替代品,它们的价格却远低于此。购买这本书的决定,更多是出于对该领域经典性的妥协,而非基于其性价比的理性选择。我希望未来的读者在入手前,能够充分权衡其高昂的成本与相对有限的、且阅读体验不佳的实际产出。

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