Advanced Topics in Applied Mathematics

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出版者:
作者:Nair, Sudhakar
出品人:
页数:232
译者:
出版时间:2011-3
价格:$ 105.09
装帧:
isbn号码:9781107006201
丛书系列:
图书标签:
  • mathematics
  • 物理学
  • 数学物理方法
  • 数学
  • 应用数学
  • 高级主题
  • 数学分析
  • 数值分析
  • 偏微分方程
  • 优化
  • 概率论
  • 统计学
  • 计算数学
  • 模型建立
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具体描述

This book is ideal for engineering, physical science and applied mathematics students and professionals who want to enhance their mathematical knowledge. Advanced Topics in Applied Mathematics covers four essential applied mathematics topics: Green's functions, integral equations, Fourier transforms and Laplace transforms. Also included is a useful discussion of topics such as the Wiener-Hopf method, finite Hilbert transforms, the Cagniard-De Hoop method and the proper orthogonal decomposition. This book reflects Sudhakar Nair's long classroom experience and includes numerous examples of differential and integral equations from engineering and physics to illustrate the solution procedures. The text includes exercise sets at the end of each chapter and a solutions manual, which is available for instructors.

《应用数学前沿:理论与实践的交汇》 在当今快速发展的科学技术浪潮中,数学作为其底层逻辑和核心驱动力,其应用领域正以前所未有的广度和深度拓展。本书《应用数学前沿:理论与实践的交汇》旨在深入探讨和梳理当前应用数学领域最具活力和影响力的前沿课题,为读者呈现一幅全面而深刻的学科图景。本书并非对单一数学分支的详尽梳理,而是聚焦于不同数学理论在解决实际问题时产生的交叉、融合与创新,力求展现应用数学的时代风貌与未来方向。 本书共分为若干部分,每一部分都聚焦于一个或多个紧密关联的数学前沿领域。 第一部分:计算科学与算法创新 本部分着重介绍在现代计算科学领域中,数学理论如何驱动算法的革新。我们将探讨高性能计算的数学基础,包括数值线性代数中迭代算法的收敛性分析、分布式计算的并行算法设计以及大规模数据处理所需的高效算法。此外,机器学习与人工智能的数学基石也在此得到深入剖析,重点关注统计学习理论(如核方法、支持向量机)、深度学习的数学原理(如反向传播算法的梯度下降优化、神经网络的泛函逼近能力)、以及概率图模型的推断算法。我们还将审视优化理论的最新进展,特别是非凸优化、大规模凸优化以及随机优化算法在各个领域的应用,例如在供应链管理、金融建模和工程设计中的具体案例。 第二部分:模型构建与数据驱动分析 本部分强调数学在构建现实世界模型和从海量数据中提取有价值信息方面的作用。我们将深入研究偏微分方程(PDEs)在描述和模拟复杂物理现象中的关键作用,例如流体动力学、传热、电磁学以及材料科学中的模型。同时,本书将介绍数值求解PDEs的先进方法,如有限元方法、有限体积法和谱方法,并探讨它们在工程模拟和科学发现中的应用。此外,统计建模的最新进展,包括贝叶斯统计在不确定性量化中的应用、时间序列分析在金融市场预测和信号处理中的挑战,以及高维数据分析(如降维技术、流形学习)在生物信息学和图像识别中的突破,都将是本部分的重点。数据同化技术,即如何将观测数据有效地融入数学模型以提高预测精度,也将被详细讨论。 第三部分:不确定性建模与风险管理 在现实世界中,不确定性无处不在。本部分将聚焦于数学工具如何量化、建模和管理不确定性。随机过程理论,特别是马尔可夫链、布朗运动及其在金融衍生品定价、随机控制、排队论模型中的应用,将得到充分阐述。风险分析与量化将是另一重要议题,包括极值理论在金融风险管理和保险精算中的应用、蒙特卡洛模拟在评估复杂系统风险中的作用,以及不确定性传播的数学方法。可靠性理论及其在工程系统设计和寿命预测中的应用也将被纳入讨论。 第四部分:科学计算的跨学科应用 本部分将展示应用数学在解决不同学科交叉领域问题中的强大能力。我们将探讨计算生物学中的数学模型,例如基因组学、蛋白质折叠模拟、疾病传播模型以及计算神经科学。计算化学中,量子化学计算、分子动力学模拟以及反应动力学模型将得到介绍。在环境科学中,数学模型在气候变化预测、污染扩散模拟和生态系统动力学分析中的作用将是重点。此外,计算社会科学,包括网络科学、复杂系统建模以及 agent-based modeling 的数学基础,也将有所涉猎。 本书的叙述风格力求严谨而不失清晰,理论推导与实际应用案例相结合。每一章节都由相关领域的专家撰写,确保内容的权威性和前沿性。本书适合数学、物理、工程、计算机科学、经济学、生物学等领域的学生、研究人员以及对应用数学感兴趣的从业者。通过阅读本书,读者将能够深刻理解当前应用数学的最新研究动态,掌握解决复杂实际问题所需的关键数学工具,并从中获得启发,为未来的研究和实践打下坚实的基础。本书旨在为构建一个更加精确、高效和智能的未来世界提供坚实的数学支撑。

作者简介

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读后感

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用户评价

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对于一个习惯了纯理论数学证明的读者而言,初次接触《高等应用数学前沿专题》时,确实需要一个适应期。这本书的特点在于它将理论的抽象性与计算的可行性紧密地编织在一起,尤其是在计算科学和优化理论的部分,这种结合体现得淋漓尽致。我被其中关于大规模优化问题的对偶方法深深吸引,作者没有停留在经典的KKT条件,而是转向了更具现代意义的次梯度方法和近端算法,这些都是解决非光滑优化问题的核心武器。更让我印象深刻的是,每当介绍完一个理论框架后,作者都会立刻引入一个实际的数值实现考量,比如如何处理精度损失、如何选择合适的步长,甚至是并行计算的初步想法。这使得这本书不仅仅是知识的陈述,更像是一份如何将复杂数学转化为强大计算工具的实践指南。它成功地架起了理论数学与高性能计算之间的那座至关重要的桥梁,让那些致力于算法设计的工程师和研究人员能够从中受益匪浅。

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从排版和内容的组织逻辑来看,《高等应用数学前沿专题》无疑是一部面向专业人士的深度参考书,它对连续介质力学的现代发展给予了极大的关注,但角度非常新颖。它避开了传统的线性弹性理论的枯燥重复,直接切入了材料非线性和损伤力学的尖端领域。作者在介绍本构模型的构建时,没有仅仅停留在引入应变张量的复杂形式,而是深入探讨了热力学第二定律如何作为约束条件来限制可能存在的材料模型空间,这体现了对物理基础的深刻理解。我为之倾倒的是其中关于多尺度建模的章节,其中对均匀化方法(Homogenization)的介绍,清晰地展示了如何从微观尺度的随机性中提取出宏观尺度的有效描述。这本书的价值在于,它不仅告诉你“是什么”,更重要的是,它让你理解“为什么”我们必须采用这种复杂的方法来准确描述现实世界中那些非理想的、随时间演变的材料行为,其深度足以支持数年的研究工作。

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这本《高等应用数学前沿专题》的结构简直像一趟精心规划的学术探险,每一个章节都像是在一片未知的数学大陆上开辟新的领土。我尤其欣赏作者在处理偏微分方程(PDEs)时所展现出的那种深邃洞察力。他并没有仅仅满足于罗列经典的傅里叶或拉普拉斯变换方法,而是深入挖掘了诸如随机微分方程在金融建模中的应用,以及那些更前沿的、基于几何分析的数值近似技术。读到关于非线性演化方程的解的稳定性和爆破现象那部分时,我感觉自己仿佛置身于一个极其精密的数学实验室,作者不仅仅是提供公式,更是在引导我们思考“为什么”这些模型在物理现实中会产生特定的行为。书中对某些复杂问题的处理方式,比如利用泛函分析的工具来证明弱解的存在性,那种行云流水的推导过程,清晰地展现了理论的优雅与力量。对于那些希望从“标准”应用数学教材中走出来,真正接触到研究前沿的读者来说,这本书提供了一个无可替代的跳板,它要求读者具备扎实的背景知识,但回报绝对是巨大的知识深度和解决复杂问题的能力。

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这本书在探讨微分几何在现代物理和数据科学中的交叉应用时,展现出一种令人耳目一新的广博视野。我原以为这会是一本晦涩难懂的章节,但作者巧妙地运用了李群和纤维丛的概念来阐释规范场论的基本思想,这种跨领域的整合能力非常出色。更令人惊叹的是,作者没有让这些深刻的几何概念停留在纯理论层面,而是立刻将其引向了实际的数据结构——例如,如何利用黎曼流形上的测地线来定义数据点之间的“距离”,这在处理蛋白质结构或高光谱图像数据时具有不可替代的价值。我特别喜欢作者在阐述曲率如何影响信息传播效率时的那段论述,它将抽象的拓扑性质与具体的工程约束联系了起来。这本书迫使读者跳出欧几里得空间的舒适区,去思考在弯曲空间中,最优路径和最近邻居的概念是如何被重新定义的,这对于任何从事高级模式识别或机器人路径规划的人来说,都是一次必要的智力上的“重塑”。

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这本书的叙事风格非常独特,它不像传统教科书那样追求绝对的平均分配,而是带着一种鲜明的作者个人烙印——对数理统计学在复杂系统中的应用的偏爱。当读到关于高维数据降维技术(如流形学习和核方法)的那几章时,我简直是爱不释手。作者并没有简单地将这些技术视为工具箱里的物品,而是极其细致地剖析了它们背后的统计学假设和几何直觉。特别是关于贝叶斯非参数方法的介绍,它超越了我们通常在入门统计学中学到的那些参数模型,引入了一种更加灵活和适应性强的框架,这对于处理那些我们对底层数据分布一无所知的情况至关重要。作者在解释这些高级概念时,总能找到一个绝妙的平衡点:既保持了数学的严谨性,又通过精妙的物理或工程类比,让那些跨学科的读者也能迅速领会其精髓。整本书读下来,我感觉自己对“不确定性”的理解都上升到了一个新的层次,不再是将误差视为麻烦,而是将其视为信息本身的一部分。

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