Linear Algebra and Differential Equations

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出版者:
作者:Peterson, Gary L.; Sochacki, James S.;
出品人:
页数:480
译者:
出版时间:2001-7
价格:$ 107.72
装帧:
isbn号码:9780201662122
丛书系列:
图书标签:
  • 量化
  • 数学
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  • 微分方程
  • 数学
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  • 工程数学
  • 矩阵
  • 常微分方程
  • 偏微分方程
  • 数值分析
  • 应用数学
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具体描述

Linear Algebra and Differential Equations has been written for a one-semester combined linear algebra and differential equations course, yet it contains enough material for a two-term sequence in linear algebra and differential equations. By introducing matrices, determinants, and vector spaces early in the course, the authors are able to fully develop the connections between linear algebra and differential equations. The book is flexible enough to be easily adapted to fit most syllabi, including separate courses that that cover linear algebra in the first followed by differential equations in the second. Technology is fully integrated where appropriate, and the text offers fresh and relevant applications to motivate student interest.

《线性代数与微分方程》 是一部深入探讨数学两个核心分支的著作。本书旨在为读者提供坚实的理论基础,并揭示它们在解决实际问题中的强大应用。 第一部分:线性代数 线性代数是研究向量空间、线性变换以及方程组的数学分支。本部分从最基础的概念入手,逐步构建起完整的理论体系。 向量与向量空间: 我们首先介绍向量的基本概念,包括向量的加法、数乘及其几何意义。随后,将这些概念推广到更抽象的向量空间,定义向量空间的公理化结构,并讨论子空间、线性组合、线性无关、基和维数等核心概念。通过对不同类型向量空间(如 $R^n$、多项式空间、函数空间)的分析,读者将深刻理解向量空间的普遍性和灵活性。 矩阵与矩阵运算: 矩阵是线性代数中组织数据和表示线性变换的重要工具。本书详细介绍矩阵的定义、类型(如方阵、对称矩阵、对角矩阵等)以及各种矩阵运算,包括加法、减法、数乘、矩阵乘法。我们将深入探讨矩阵乘法的性质,以及它在复合线性变换中的作用。 线性方程组: 线性方程组是线性代数最直接的应用之一。我们介绍求解线性方程组的多种方法,包括高斯消元法、高斯-若尔当消元法、克莱默法则以及矩阵求逆法。通过矩阵表示法,我们将线性方程组转化为更简洁的 $Ax = b$ 形式,并分析方程组解的存在性与唯一性问题,引入秩的概念。 行列式: 行列式是与方阵相关的一个标量值,它蕴含着许多关于矩阵性质的重要信息。本书将介绍行列式的定义、计算方法(如代数余子式展开、行变换性质)以及行列式的性质,重点阐述行列式与矩阵可逆性、线性方程组解的关联。 特征值与特征向量: 特征值和特征向量是理解线性变换行为的关键。我们定义特征值和特征向量,并介绍如何通过特征方程来求解它们。本书将深入探讨特征值与特征向量的性质,以及它们在矩阵对角化、稳定性分析等方面的应用。 线性变换: 线性变换是线性代数的核心概念之一,它是在向量空间之间保持线性结构(加法和标量乘法)的映射。本书将从向量到向量的函数角度,介绍线性变换的定义、性质以及用矩阵表示线性变换的方法。我们将讨论线性变换的核(零空间)和像(值域),以及它们与矩阵的零度、秩的关系。 内积空间与正交性: 在讨论了向量空间的基本结构后,我们将引入内积的概念,从而定义内积空间。我们将深入研究内积空间中的长度、角度、正交性、正交基和正交补等概念。这部分内容为后续的最小二乘法和奇异值分解等重要应用奠定了基础。 第二部分:微分方程 微分方程是描述变量之间变化率关系的方程,在科学和工程的几乎所有领域都扮演着至关重要的角色。本部分将引导读者从基础的微分方程类型开始,逐步深入到更复杂的分析技术。 微分方程基础: 我们首先定义微分方程、阶、解、通解和特解等基本概念。随后,将介绍微分方程的分类,包括常微分方程和偏微分方程(尽管本书主要侧重常微分方程),以及线性与非线性微分方程。 一阶微分方程: 本部分将详细介绍各种类型的一阶常微分方程及其求解方法。 可分离变量方程: 介绍如何将变量分离,然后通过积分求解。 齐次方程: 讨论使用换元法解决齐次方程。 线性一阶方程: 重点介绍使用积分因子法求解线性一阶常微分方程。 恰当方程(全微分方程): 介绍如何检验一个方程是否为恰当方程,以及如何求解。 伯努利方程: 展示如何通过变量替换将其转化为线性方程求解。 高阶线性微分方程: 常系数齐次线性方程: 详细介绍如何通过特征方程法求解常系数齐次线性微分方程。我们将讨论实根、重根和复根的情况,以及对应的通解形式。 常系数非齐次线性方程: 重点介绍待定系数法和常数变易法(拉格朗日方法)来求解非齐次方程。我们将分别处理不同类型的非齐次项。 变系数线性方程: 介绍一些特殊的变系数方程的求解方法,如欧拉-柯西方程,以及引入级数解法和数值解法作为一种通用但可能更复杂的手段。 方程组的解法: 本部分将探讨多个微分方程组成的方程组的解法。我们将展示如何使用矩阵方法,特别是特征值和特征向量,来求解线性微分方程组,这与线性代数部分的内容紧密相连。 拉普拉斯变换: 拉普拉斯变换是一种强大的工具,可以将微分方程转化为代数方程,从而简化求解过程。本书将详细介绍拉普拉斯变换的定义、性质,以及如何使用它来求解含有阶跃函数和冲激函数的微分方程,这在工程领域尤为重要。 级数解法: 对于一些系数不是常数的微分方程,级数解法提供了一种求解的通用途径。我们将介绍泰勒级数解法,并可能涉及福罗贝尼乌斯方法,用于求解在奇点附近的方程。 方程的稳定性分析: 在对微分方程进行求解后,理解其解的行为和稳定性至关重要。我们将引入相平面分析、平衡点、极限环等概念,来定性地分析非线性微分方程的解的行为,并初步探讨稳定性理论。 本书特色: 理论严谨与应用并重: 本书在深入阐述数学理论的同时,提供了丰富的例子和习题,帮助读者理解抽象概念的实际意义。 结构清晰,逻辑递进: 内容组织严密,从基础概念到高级主题,层层递进,便于读者循序渐进地学习。 语言准确,表达清晰: 采用专业、准确的数学语言,同时注重教学的易懂性,力求使读者轻松掌握知识。 通过对《线性代数与微分方程》的学习,读者将不仅掌握分析和解决线性系统和动态过程的关键数学工具,更能深刻理解这两个分支在物理学、工程学、经济学、计算机科学等众多领域的广泛应用,为进一步的深入研究和实际问题解决打下坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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对于许多学习者而言,线性代数和微分方程常常是令人望而生畏的学科。然而,这本书的出现,无疑为我们打开了一扇新的大门。作者以一种非常平易近人的方式,将这两个抽象的数学领域变得生动有趣。我尤其喜欢书中对概念的循序渐进的引入,以及对不同数学工具之间联系的细致梳理。在讲解线性代数时,它从向量空间的基本概念出发,逐步深入到矩阵的运算、特征值和特征向量等核心内容,并且通过大量的几何解释,帮助读者建立直观的理解。而在微分方程部分,它则从最简单的模型开始,逐步引导读者理解各种类型的微分方程,以及求解它们的方法。最让我印象深刻的是,书中将线性代数和微分方程融会贯通,例如,利用矩阵的对角化来求解线性微分方程组,这让我看到了不同数学分支之间的强大协同效应。书中的例子贴近实际,从物理学中的简谐振动到经济学中的增长模型,都为我们展示了数学工具的广泛应用。阅读这本书,我不仅学习到了知识,更重要的是,我学会了如何用数学的视角去思考问题,如何将抽象的数学概念转化为解决实际问题的有力工具。这本书对于那些希望夯实数学基础,或是对应用数学感兴趣的读者来说,绝对是一笔宝贵的财富。

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这本书的阅读体验,可以说是“沉浸式”的。作者并非简单地罗列公式和定理,而是将数学的学习过程本身变成了一场引人入胜的探索之旅。我之前一直觉得线性代数和微分方程是孤立的学科,但通过这本书,我才深刻体会到它们之间千丝万缕的联系。书中在讲解线性代数时,对向量空间、子空间、线性变换等概念的阐述,既严谨又不失生动,辅以大量的图示,让我能够非常直观地理解这些抽象的数学对象。而当进入微分方程部分时,作者又巧妙地将线性代数的工具运用其中,比如利用矩阵指数函数来求解线性常微分方程组,这种跨领域的融合,让我眼前一亮,也极大地拓宽了我的数学视野。我尤其赞赏书中对“证明”的理解,它并不只是给出结论,而是带领读者一步步思考,理解每一个证明的逻辑脉络和思想精髓。这种“授人以渔”的教学方式,让我从被动接受知识转变为主动探索知识,大大提升了我学习的积极性和主动性。这本书的语言表达清晰流畅,逻辑结构严谨,即使是初学者也能够轻松理解。总而言之,这本《Linear Algebra and Differential Equations》是我在数学学习道路上遇到的一位良师益友,它不仅传授了知识,更培养了我解决问题的能力和探索数学的兴趣。

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这本书给我带来的,是一场数学思维的“洗礼”。我一直认为,数学不仅仅是公式和计算,更是一种解决问题的能力和一种看待世界的方式。而《Linear Algebra and Differential Equations》这本书,恰恰在这方面做得非常出色。作者在讲解线性代数时,并没有停留在枯燥的代数运算,而是深入到向量空间、线性变换的本质,通过几何的视角,让我看到了数学的美妙结构。在微分方程部分,它也不是简单地罗列求解方法,而是引导我理解方程背后的物理意义,以及解的性质。我尤其赞赏书中对“模型”的构建和分析,它教会我如何将现实世界中的问题抽象成数学模型,又如何利用数学工具来分析和解决问题。例如,书中在讲解线性代数时,就用到了主成分分析的思想,而讲解微分方程时,则用到了传染病的传播模型。这些生动的例子,让我看到了数学在各个领域的强大应用价值,也激发了我进一步学习的兴趣。这本书的语言表达清晰流畅,逻辑结构严谨,即使是初学者也能够轻松理解。总而言之,这本《Linear Algebra and Differential Equations》是我在数学学习道路上遇到的一位良师益友,它不仅传授了知识,更培养了我解决问题的能力和探索数学的兴趣。

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这本书,对于我这样的数学“小白”来说,无疑是一次“破冰之旅”。我一直对线性代数和微分方程感到头疼,总觉得它们是高高在上的数学殿堂,普通人难以企及。然而,这本书却以一种极其友好的姿态,将这些复杂的概念变得清晰易懂。作者在讲解线性代数时,并没有一开始就抛出令人晕眩的矩阵运算,而是从最基本的向量和空间的概念入手,并通过一些生动的几何例子,让我逐渐理解了向量的线性组合、张成空间等概念。接着,在介绍矩阵时,它更是将矩阵视为一种“变换”,让我从新的角度理解了矩阵乘法的意义。在微分方程部分,书中的讲解更是循序渐进,从最简单的指数衰减模型,到更复杂的阻尼振动,作者总是能够巧妙地将现实世界中的问题转化为数学模型,让我看到了数学的强大生命力。我特别喜欢书中对“解”的深入探讨,它不仅教你如何求解,更让你理解解的性质,例如解的唯一性、稳定性等等。这种深入浅出的讲解方式,让我仿佛置身于一个生动的数学课堂,学到的不仅仅是知识,更是一种解决问题的思维方式。这本书让我对数学充满了信心,也让我渴望继续深入探索这个迷人的数学世界。

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这本书的出现,对于我来说,简直就像找到了一个打开数学宝库的金钥匙。我一直认为线性代数和微分方程是“高难度”的学科,但这本书却以一种非常巧妙的方式,让它们变得触手可及。作者在讲解线性代数时,并没有一上来就抛出复杂的公式,而是从最基础的向量和空间的概念开始,通过大量的几何图形和直观的例子,帮助我理解了线性组合、张成空间、线性无关等核心概念。在引入矩阵时,它更是将矩阵看作是一种“变换”,让我从几何的角度理解了矩阵乘法的意义。而到了微分方程部分,作者更是循序渐进,从最简单的模型开始,逐步引导我理解各种类型的微分方程,以及求解它们的方法。我特别欣赏书中对“解”的深入探讨,它不仅教你如何求解,更让你理解解的性质,例如解的存在唯一性、稳定性等等。这种深入浅出的讲解方式,让我仿佛置身于一个生动的数学课堂,学到的不仅仅是知识,更是一种解决问题的思维方式。这本书让我对数学充满了信心,也让我渴望继续深入探索这个迷人的数学世界。它以其独到的视角和精妙的讲解,为我打开了一扇通往应用数学的精彩之门。

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这本书的阅读体验,简直可以用“醍醐灌顶”来形容。作为一个在工程领域摸爬滚打多年的老兵,我一直深知线性代数和微分方程在实际应用中的重要性,但由于时间精力有限,总是难以深入钻研。然而,当我拿到这本《Linear Algebra and Differential Equations》时,我感觉像是找到了失落的宝藏。书中的逻辑清晰,结构紧凑,每一章都建立在前一章的基础上,循序渐进,让我能够轻松地跟上作者的思路。最让我惊喜的是,它并没有将理论知识束之高阁,而是始终与实际应用紧密结合。它不厌其烦地通过大量的工程案例,展示了线性代数和微分方程如何解决实际问题,例如在信号处理中如何用傅里叶变换分析复杂信号,在控制系统中如何利用状态空间方程设计控制器,在图像处理中如何运用矩阵运算实现图像的变换和压缩等等。这些案例的引入,不仅加深了我对理论知识的理解,更让我看到了数学的强大应用价值,激起了我进一步学习和探索的欲望。作者在讲解时,语言通俗易懂,避免了冗余的数学术语,即使是初学者也能轻松入门。而对于有一定基础的读者,它又能提供更深入的见解和更广阔的视角。我强烈推荐这本书给所有对应用数学感兴趣的工程师、科学家以及有志于提升自身数学能力的学生,相信它定能助你打开一扇通往应用数学世界的大门。

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《Linear Algebra and Differential Equations》这本书,给我最大的感受就是“融会贯通”。它不像许多教材那样将线性代数和微分方程割裂开来讲解,而是巧妙地将它们联系起来,展现了它们之间深刻的内在联系。我一直认为,数学学科的学习,最重要的是理解概念之间的关联,而这本书恰恰做到了这一点。在讲解线性代数时,书中对向量空间的基、维数、线性变换等概念的阐述,既严谨又易于理解,并且通过大量的图示,帮助读者建立起直观的认识。而当进入微分方程部分时,作者又将线性代数的工具巧妙地引入,例如,利用矩阵的特征值和特征向量来分析线性常微分方程组的解的性质,这让我豁然开朗,看到了不同数学分支之间的强大协同效应。书中的例子设计得非常巧妙,能够从多个角度展示数学理论的应用,例如,在讲解线性代数时,它就用到了图像处理中的变换,而在讲解微分方程时,它则用到了生物种群的增长模型。这种跨领域的应用展示,极大地激发了我学习的兴趣和动力。这本书的语言流畅,逻辑清晰,排版精美,即使是长篇幅的论述也不会让人感到枯燥乏味。它是我在学术研究和实际工程应用中的得力助手,强烈推荐给所有想要深入理解线性代数和微分方程的读者。

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这本书的出现,简直就像在枯燥的数学世界里点亮了一盏明灯,让我这个曾经对线性代数和微分方程望而却步的“小白”,也能窥探到其中的奥秘。我一直以为这些科目是专门留给那些天赋异禀的数学天才们的,但翻开这本书,我才发现,原来它们也可以如此生动有趣。作者并非仅仅罗列公式和定理,而是通过大量的实例,将抽象的概念具象化。比如,在讲解矩阵运算时,它并没有直接抛出那些繁琐的符号,而是用三维空间中的向量变换来类比,让我瞬间理解了矩阵乘法在几何上的意义。同样的,在微分方程部分,书中巧妙地引入了物理学中的一些经典模型,像是弹簧振子、阻尼振动等,这些贴近生活的例子,让原本令人费解的微分方程组变得易于理解,也让我看到了数学在描述现实世界中的强大力量。我尤其喜欢它对“为什么”的解释,它不会止步于“怎么做”,而是深入浅出地讲解“为什么这么做”,这种追根溯源的学习方式,让我对知识的理解更加深刻,也更有信心去解决那些看似棘手的难题。即便是我之前从未接触过这些领域,这本书也能引导我一步一步地建立起完整的知识体系,让我从最初的迷茫逐渐变得清晰,最终享受到解决问题的乐趣。它就像一位耐心而博学的导师,时刻在我身边,用最恰当的方式点拨我,让我受益匪浅。

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不得不说,这本《Linear Algebra and Differential Equations》是我近几年来读过的最令人印象深刻的数学书籍之一。它以一种非常独特且富有吸引力的方式,将线性代数和微分方程这两个重要的数学工具进行了整合。我尤其赞赏作者在讲解中对概念的深刻剖析和对细节的精益求精。在讲解线性代数时,它不仅仅停留在向量空间、子空间、线性无关、基等基本概念,而是深入探讨了线性变换的几何意义,以及内积空间中的正交化过程,这些对于理解更复杂的数学模型至关重要。而在微分方程部分,它循序渐进地介绍了常微分方程的解法,从初等方法到更高级的级数解法,并且对解的存在唯一性、连续依赖性等理论问题也做了清晰的阐述。书中通过大量精心设计的例子,将抽象的数学理论与具体的工程、物理问题联系起来,例如,在讲解特征值和特征向量时,它就用到了振动系统的模态分析,而讲解微分方程时,则引用了电路系统的瞬态响应分析。这些都极大地增强了我学习的动力和兴趣。这本书的语言流畅,逻辑严谨,排版精美,即使是长篇幅的论述也不会让人感到枯燥乏味。它是我在学术研究和实际工程应用中的得力助手,强烈推荐给所有想要深入理解线性代数和微分方程的读者。

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这本书给我的感觉,就像是在一个广袤的数学花园里进行一次精彩绝伦的探险。我之前对线性代数和微分方程的印象,无非是枯燥的符号、抽象的概念和难以捉摸的证明。然而,这本书彻底改变了我的看法。作者以一种极其富有启发性的方式,将这些看似独立的数学分支巧妙地融合在一起,展现了它们之间深刻的内在联系。我从未想过,矩阵的秩、特征值和特征向量,这些抽象的概念,竟然能够如此直观地映射到现实世界中的各种现象,比如主成分分析如何提取数据中的主要信息,微分方程的解如何描述系统的动态行为。书中对线性映射的几何解释,以及对微分方程解的稳定性分析,都让我耳目一新,仿佛有一层窗户被推开,我看到了数学背后隐藏的美妙结构。作者在讲解时,总能恰到好处地穿插一些历史故事或者思想的演变过程,这不仅增加了阅读的趣味性,更让我对这些数学工具的产生背景有了更深的理解。这本书并非仅仅是传授知识,更是在培养一种数学思维,一种用数学的语言去观察、分析和解决问题的能力。我感觉自己不仅仅是在学习数学,更是在学习一种新的思考方式,一种更加严谨、更加深刻的看待世界的方式。

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