Partial Differential Relations

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出版者:Springer
作者:Mikhael Gromov
出品人:
页数:384
译者:
出版时间:2010-12-8
价格:USD 169.00
装帧:Paperback
isbn号码:9783642057205
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
  • PDE
  • 分析-PDE
  • 偏微分方程7
  • 偏微分方程
  • 几何分析
  • 微分几何
  • 数学物理
  • 现代分析
  • 流形理论
  • 拓扑学
  • 数学研究
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具体描述

《偏微分方程论:理论、方法与应用》 本书深入探讨了偏微分方程(PDEs)这一数学分支的核心概念、分析工具以及其在科学和工程领域广泛的应用。偏微分方程是描述自然界各种现象及其相互作用的强大数学语言,从流体的运动、热量的扩散,到电磁场的传播、量子力学的基本原理,无不依赖于偏微分方程的建立和求解。 本书内容详述: 第一部分:理论基础与基本方程 在开篇,我们将首先奠定坚实的理论基础。这部分将详细介绍偏微分方程的基本定义、分类,以及其在物理学、工程学、经济学等众多学科中作为数学模型的起源。我们会系统地梳理一阶、二阶偏微分方程的性质,重点关注经典的三大类方程: 波动方程(Wave Equation): 它是描述波传播现象的基础,如声波、光波、机械波等。我们将深入研究其柯西问题,探讨格林函数方法,以及在不同维度下的解的性质,如 Huygens 原理。 热方程/扩散方程(Heat Equation/Diffusion Equation): 用于描述热量传导、物质扩散等过程。本书将详细阐述其稳态解和非稳态解,分析边界条件对解的影响,并介绍最大值原理等重要性质。 拉普拉斯方程和泊松方程(Laplace's Equation and Poisson's Equation): 这些是描述稳态物理过程(如静电势、稳态温度分布、流体静力学)的关键方程。我们将探讨其性质,如平均值性质、唯一性定理,并介绍求解这些方程的经典方法。 此外,我们还将介绍其他重要的偏微分方程类型,如抛物-双曲混合方程、超双曲方程等,并讨论它们的独特性质和应用场景。 第二部分:求解方法与分析技术 理解偏微分方程的理论性质固然重要,但掌握求解其特定问题的有效方法更是关键。《偏微分方程论》将系统地介绍一系列强大的求解技术,并从理论上分析这些方法的适用性和优缺点: 分离变量法(Separation of Variables): 这是求解许多线性偏微分方程,特别是在具有规则几何区域和齐次边界条件下的标准方法。我们将通过大量的例子,展示如何将偏微分方程转化为一组常微分方程,进而求解。 傅里叶变换与拉普拉斯变换(Fourier Transforms and Laplace Transforms): 这两种积分变换是处理无限域或半无限域问题,以及解决常系数线性偏微分方程的通用工具。我们将深入分析变换的性质,以及它们如何简化方程的求解过程。 格林函数方法(Green's Function Method): 对于非齐次方程和复杂边界条件,格林函数提供了一种系统性的解决方案。本书将详细介绍格林函数的构造、性质及其在求解泊松方程、亥姆霍兹方程等问题中的应用。 数值方法(Numerical Methods): 鉴于许多实际问题无法得到解析解,数值方法的学习至关重要。我们将介绍几种核心的数值技术,包括: 有限差分法(Finite Difference Method, FDM): 将微分方程中的导数用差商近似,转化为代数方程组求解。我们将讨论不同阶数的差分格式,以及其收敛性和稳定性。 有限元法(Finite Element Method, FEM): 是一种更灵活的数值方法,特别适用于复杂几何形状的区域。我们将介绍其基本思想,如弱形式、基函数、刚度矩阵的构建等。 有限体积法(Finite Volume Method, FVM): 在工程领域,尤其是在流体力学中应用广泛,注重守恒律的表达。 特征线法(Method of Characteristics): 这是求解一阶和某些特定类型二阶偏微分方程(如某些波方程)的有效方法,通过引入特征线将 PDE 转化为常微分方程组。 第三部分:进阶主题与专题讨论 为了更全面地理解偏微分方程的深邃之处,本书还将触及一些进阶主题: 泛函分析在 PDE 中的应用(Functional Analysis in PDEs): 介绍 Sobolev 空间、希尔伯特空间等泛函分析工具,它们为理解解的存在性、唯一性和光滑性提供了严格的数学框架,是现代 PDE 理论的重要基石。 非线性偏微分方程(Nonlinear PDEs): 许多重要的物理现象,如湍流、非线性光学、生物学模型等,都由非线性偏微分方程描述。我们将探讨非线性方程的独特挑战,以及一些基本的分析技术,如不动点定理、扰动方法等。 守恒律及其数值处理(Conservation Laws and their Numerical Treatment): 重点关注守恒律方程,如欧拉方程、Navier-Stokes 方程的守恒形式,以及如何使用奇点捕获技术、熵条件等处理其解的间断性(如激波)。 奇点与渐近分析(Singularities and Asymptotic Analysis): 研究方程解在某些点或区域的奇性行为,以及当参数趋于某个极值时解的渐近表现。 第四部分:应用领域广泛展示 偏微分方程的威力体现在其能够精确地刻画和预测现实世界中的各种现象。《偏微分方程论》将通过丰富的实例,展示 PDE 在不同学科领域的广泛应用: 物理学: 量子力学(薛定谔方程)、电磁学(麦克斯韦方程组)、流体力学(Navier-Stokes 方程)、热力学、弹性力学等。 工程学: 结构工程中的应力分析、航空航天中的空气动力学、化学工程中的反应-扩散过程、材料科学中的相变模拟、交通流模拟等。 生物医学: 疾病传播模型、生物种群动态、神经科学中的信号传导、肿瘤生长模拟等。 金融数学: 期权定价(Black-Scholes 方程)、风险管理等。 地球科学: 大气和海洋环流模型、地震波传播、地下水流模拟等。 本书的特点: 本书旨在为读者提供一个全面而深入的偏微分方程学习体验。我们力求理论的严谨性与方法的实用性相结合,通过清晰的逻辑结构、丰富的例证和大量的习题,帮助读者掌握偏微分方程的理论精髓,并能够灵活运用各种分析和数值方法来解决实际问题。无论是数学专业学生、物理学家、工程师,还是对应用数学感兴趣的科研人员,本书都将是您探索偏微分方程世界的重要参考。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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《Partial Differential Relations》这个书名,让我对数学的探索充满了期待,它似乎指向了一种比传统的“方程”更具普遍性和描述力的数学语言。我一直相信,数学最迷人的地方在于它能够捕捉事物之间最微妙、最本质的联系,而“Relations”这个词,恰恰体现了这种联系的丰富性和动态性。我希望这本书能够揭示如何构建和理解那些不仅仅是等式,而是描述了变量之间相互影响、相互制约、甚至相互转化的数学框架。例如,在描述大脑的神经网络活动时,单个神经元的激活是一个方面,但更重要的是神经元之间信号传递的“关系”,以及这些关系如何随着学习而变化。我设想,书中可能会涉及一些关于“动力系统”或者“控制理论”的最新进展,来解释这些“偏微分关系”的形成和演化。我期待这本书能够为我们提供一套强大的分析工具,让我们能够更深入地理解和预测那些具有高度非线性和复杂相互作用的系统,这些系统在科学研究和技术创新中都扮演着至关重要的角色。它可能是一本能够激发我深入思考,让我对数学在理解和改造世界方面的潜力有更深刻认识的著作。

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《Partial Differential Relations》这个书名,让我联想到数学在描述事物之间的相互作用时所能达到的更高层次的抽象。我一直觉得,“Relations”比“Equations”更能体现数学的精妙之处,因为它不仅仅是简单的等号连接,更是对事物之间动态、复杂联系的刻画。我希望这本书能够揭示一些关于如何构建和分析这些“关系”的通用原则,无论这些关系存在于物理系统、信息系统还是社会系统中。我设想,书中可能会介绍一些关于“耦合系统”或者“反馈回路”的数学模型,这些模型能够捕捉到不同变量之间相互影响、相互制约的本质。我期待这本书能够为我们提供一套强大的理论工具,让我们能够更深入地理解和预测那些具有高度非线性和复杂相互作用的系统。我猜测,书中可能会涉及到一些关于“拓扑不变量”或者“几何性质”的概念,用来描述这些“偏微分关系”的结构特征。这本书可能是一本能够引发我深入思考,让我对数学在理解复杂现象方面的潜力有更深刻认识的著作。

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《Partial Differential Relations》这个书名,一下子就抓住了我的注意力,因为它似乎指向了一种比传统偏微分方程更抽象、更普适的数学概念。我一直对那些能够描述事物之间内在联系的数学工具充满好奇,而“Relations”这个词,比“Equations”更能体现这种联系的多样性和复杂性。我期待这本书能够深入探讨如何用一种更灵活的方式来刻画变量之间的依赖性,而不仅仅是僵化的等式。例如,在人工智能的某些领域,例如神经网络的训练过程,虽然我们有目标函数,但更重要的是节点之间的权重和激活值的“关系”,以及这些关系如何通过反向传播来优化。我猜想,书中可能会涉及一些关于“函数空间”或者“流形”的概念,用来描述这些“关系”的几何结构。我希望这本书能够提供一套理论框架,让我们能够更好地理解和建模那些具有高度非线性和相互依赖性的系统,这些系统在物理、工程、经济甚至生物学中都普遍存在。它可能是一本能够启发我进行更深入研究的著作,让我能够以一种全新的方式来审视那些复杂的问题。

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我对《Partial Differential Relations》这本书的期待,很大程度上源于其标题中“Relations”这个词。与“Equations”相比,“Relations”似乎更加宽泛和灵活,它可能涵盖了那些并非严格等价,而是描述了变量之间某种约束、倾向或者模式的数学描述。我想象这本书可能会突破传统偏微分方程的框架,引入一些新的数学语言和工具来刻画这些“关系”。也许书中会探讨一些非线性的、多尺度的、甚至随机性的系统,这些系统往往难以用单一的、精确的微分方程来完全捕捉。例如,在气候建模中,地球大气的复杂运动、海洋洋流的相互作用,以及它们之间随时间变化的微妙联系,可能更适合用“关系”来描述,而不仅仅是列出一堆偏微分方程。我设想书中可能会介绍一些关于“态空间”的概念,描述系统在不同状态下的演化轨迹,以及这些状态之间存在的某种“关系”。这种关系可能是概率性的,也可能是拓扑性的。这本书的吸引力在于,它似乎为理解和建模那些具有内在不确定性、或者表现出涌现性行为的复杂系统提供了新的思路和方法。我非常好奇作者是如何定义和操作这些“偏微分关系”的,以及它们在实际应用中能带来哪些突破性的进展。它可能是一本能够启发思考、挑战固有认知,并为研究复杂系统提供强大理论基础的著作。

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这本书的书名相当引人入胜,"Partial Differential Relations",光是这个名字就勾起了我极大的好奇心。它暗示着一种超越了我们通常所熟悉的“方程”范畴的数学结构。我想象着,这本书可能会深入探讨那些不仅仅是等号连接的等式,而是描述了某种数量或函数之间更复杂、更灵活的依存关系的数学对象。例如,我脑海中浮现出一些可能涉及的场景:在描述流体力学时,可能不仅仅是Navier-Stokes方程,而是描述流体在不同条件下表现出的行为模式,这种模式可能不是一个单一的精确等式,而是一系列条件下的相互作用和转换。又或者,在研究生物系统时,细胞间的信号传递,基因调控网络,这些复杂的交互作用,用“关系”来描述,似乎比用精确的“方程”来刻画更为贴切。我猜测书中可能会涉及大量抽象的数学工具,例如泛函分析、拓扑学,甚至可能是一些更前沿的数学分支,来构建和分析这些“关系”。这本书的挑战性我想一定不低,但正是这种挑战性,让我充满了学习的动力。我期待着它能打开我对数学理解的新维度,让我看到数学在描述真实世界复杂现象时,所能拥有的更多可能性和更深刻的洞见。它可能不仅仅是一本数学教材,更是一扇通往更广阔数学世界的窗户,让我得以窥见那些未被充分探索的数学领域。

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《Partial Differential Relations》这个书名,在我看来,指向了一种对数学工具的更深层次的探索。我一直觉得,数学的魅力在于它能够捕捉事物之间最本质的联系,而“Relations”这个词,比“Equations”更能体现这种联系的复杂性和动态性。我希望这本书能够揭示一些隐藏在看似简单的数学结构背后的深刻道理。我想象着,书中可能会介绍一些处理“多体问题”的新方法,比如在量子力学中,粒子之间的相互作用,以及这些相互作用如何影响整个系统的行为,可能就需要用“关系”来更准确地描述,而不是仅仅依赖于一些简化的方程。又或者,在材料科学中,材料的微观结构,原子之间的相互作用,以及这些相互作用如何决定宏观的力学性质,也可能涉及到复杂的“偏微分关系”。我期待这本书能提供一些新的理论框架,让我们能够更有效地分析和预测那些具有高度非线性和耦合性的系统。我猜测,书中可能会涉及到一些抽象的数学概念,但作者的目的是将其应用于解决实际问题,这让我感到非常兴奋。这本书可能是一本能激发我深入思考,让我对数学在理解复杂系统方面的潜力有更深刻认识的著作。

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我之所以对《Partial Differential Relations》这本书感到如此好奇,是因为它的标题暗示了一种超越了传统偏微分方程的数学表达方式。在我看来,“Relations”比“Equations”更能体现数学描述的灵活性和包容性,它可能包含了那些非严格等价,但却能揭示事物之间更深层联系的数学结构。我设想,这本书可能会深入探讨如何用一种更抽象、更通用的语言来刻画变量之间的相互作用,例如在描述高维数据之间的关联时,或者在研究复杂网络的演化时,可能就需要用到这种“关系”的描述。我希望书中能够提供一套全新的数学框架,让我们能够更有效地分析那些具有高度非线性和耦合性的系统,这些系统在诸如人工智能、金融建模和气候科学等领域都具有重要的应用价值。我猜想,书中可能会引入一些关于“信息论”或者“统计物理学”的概念,来构建这些“偏微分关系”的理论基础。这本书可能是一本能够挑战我固有认知,让我能够以一种全新的视角来审视和解决那些复杂科学问题的著作。

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我对《Partial Differential Relations》这本书的期待,很大程度上来自于它标题中“Relations”这个词所蕴含的潜力。在我看来,“Relations”比“Equations”更能体现数学描述的灵活性和多面性,它可能涵盖了那些非严格等价,但却能揭示事物之间深层联系的数学结构。我设想,这本书可能会涉及一些处理“动态约束”或者“条件性依赖”的方法,这些方法在描述诸如天气模式、股市波动或者细胞信号传导等复杂系统时可能尤为重要。我希望书中能够提供一些新的数学工具,让我们能够更有效地分析那些“不确定性”和“概率性”的系统,这些系统往往难以用精确的方程来完全捕捉。我猜想,书中可能会引入一些关于“范畴论”或者“代数几何”的概念,来构建这些“偏微分关系”的理论基础。这本书可能是一本能够拓宽我数学视野的书,它不仅仅是教授知识,更是提供了一种全新的思维方式,让我能够以更抽象、更具概括性的角度来理解和解决那些现实世界中的复杂问题。

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这本书的书名《Partial Differential Relations》立刻勾起了我对数学形式化描述的兴趣。我一直认为,数学不仅仅是解决具体的计算问题,更是构建理解世界模型的语言。而“Relations”这个词,比“Equations”更让我感到兴奋,因为它暗示着更广泛的可能性,可能包含那些不是严格的“等于”,而是更像“关联”、“影响”、“约束”甚至“趋势”的数学表达。我很好奇,作者是如何将“关系”的概念融入偏微分的框架中。是不是会涉及到一些非传统的数学结构,比如范畴论中的某些概念,或者是图论在连续空间中的推广?我猜想,书中可能会讨论如何从观测数据中提取这些“关系”,或者如何利用这些“关系”来预测系统的行为。例如,在社会科学领域,人们的行为模式,舆论的传播,甚至经济系统的波动,都很难用精确的方程来描述,但“关系”的概念或许能提供一种更有效的建模方式。我也在想,这些“偏微分关系”是否能够处理一些“模糊”或者“近似”的信息,从而在现实世界的许多不确定性场景中找到应用。这本书可能是一本能拓宽我们对数学建模理解的书,它提供的不仅仅是工具,更是思维方式的革新,让我们能够以更灵活、更贴近现实的方式来描述和理解我们周围的世界。

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我之所以对《Partial Differential Relations》这本书产生浓厚的兴趣,很大程度上是因为其标题所暗示的广阔的数学前景。在我看来,“Relations”这个词比“Equations”更能体现数学在描述世界时的灵活性和包容性。我设想,这本书可能不仅仅是关于求解某个特定的数学方程,而是关于理解变量之间如何相互影响、相互制约,以及这些联系如何随着时间和空间的变化而演变。例如,在生态系统中,物种之间的捕食、竞争关系,以及环境因素对这些关系的影响,可能需要用一种更动态、更“关系化”的数学语言来描述。我希望书中能够提供一套新的数学工具,让我们能够更精确地刻画这些复杂的多变量交互作用。我也在思考,这些“偏微分关系”是否能够帮助我们理解一些“涌现性”现象,即系统整体的行为是其组成部分简单叠加所无法解释的。这本书可能是一本能够挑战我固有数学思维的书,它提供的不仅仅是知识,更是看待问题的新视角,让我能够以更系统、更全局的方式来分析和解决那些复杂的科学难题。

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经典偏微分方程(针对物理定律)的解在可容空间稀少,而针对几何的偏微分方程的解都是稠密的。同伦和同调的概念极大的扩充了解的概念空间

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经典偏微分方程(针对物理定律)的解在可容空间稀少,而针对几何的偏微分方程的解都是稠密的。同伦和同调的概念极大的扩充了解的概念空间

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经典偏微分方程(针对物理定律)的解在可容空间稀少,而针对几何的偏微分方程的解都是稠密的。同伦和同调的概念极大的扩充了解的概念空间

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经典偏微分方程(针对物理定律)的解在可容空间稀少,而针对几何的偏微分方程的解都是稠密的。同伦和同调的概念极大的扩充了解的概念空间

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