非线性数值分析

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出版者:
作者:黄象鼎
出品人:
页数:243
译者:
出版时间:2000-12
价格:9.00元
装帧:
isbn号码:9787307029910
丛书系列:
图书标签:
  • 数学分析
  • 数学
  • 非线性分析
  • 数值方法
  • 数学建模
  • 计算数学
  • 迭代算法
  • 误差分析
  • 微分方程
  • 优化算法
  • 数值模拟
  • 科学计算
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具体描述

《非线性数值分析》介绍非线性数值分析的理论和方法,如Newton型方法,同伦延拓法,带参数的非线性问题的解法,不适定问题的数值解法等。取材精练,内容新颖。《非线性数值分析》可作为信息与计算数学、应用数学专业研究生的教材或教学参考书。也可供数学、物理相关专业的教师、有关研究人员和工程技术人员参考。

非线性数值分析 内容简介: 本书深入探讨了解决各种复杂数学问题所必需的非线性数值分析方法。在科学研究、工程实践以及数据驱动型决策的各个领域,我们常常需要面对那些无法通过解析方法获得精确解的非线性方程组和模型。本书正是为了武装读者掌握处理这些挑战的强大工具而精心编撰。 我们将从非线性方程的求解技术入手,详细介绍几种核心的迭代方法。牛顿迭代法因其快速的收敛速度而备受青睐,我们会对其原理、收敛性条件以及在多变量情况下的推广进行深入剖析,并探讨其在实际应用中的改进策略,例如阻尼牛顿法和拟牛顿法,这些方法能够有效克服原始牛顿法可能出现的震荡或发散问题。同时,我们还会系统讲解不动点迭代法,通过分析其收敛判据,帮助读者理解何时以及如何有效地应用此类方法。为了更广泛的适用性,本书还将介绍求根的二分法和割线法,这两种方法对初值依赖性较小,能够应对更复杂的函数形态。 本书的另一重要组成部分是关于非线性方程组的求解。我们将从最基础的迭代方法入手,如雅可比迭代和高斯-赛德尔迭代,并深入讨论这些方法的收敛性分析。在此基础上,我们将引入更为强大的方法,例如牛顿-洛夫森法及其变种,它们能够高效地处理高维非线性系统。此外,对于一些大型稀疏非线性系统,我们将介绍求解的特殊策略,以及迭代求解器的选择原则。 进一步地,本书将拓展到非线性优化问题。非线性优化是机器学习、运筹学和控制理论等领域的核心内容。我们将详细介绍梯度下降法及其各种变体,包括共轭梯度法、L-BFGS等,分析它们在加速收敛和处理大规模问题上的优势。同时,我们也会深入研究牛顿法及其近似方法在无约束优化中的应用,以及如何利用Hessian矩阵的性质来保证收敛性。对于带有约束的非线性优化问题,本书将介绍乘子法、序列二次规划(SQP)等经典方法,并探讨其理论基础和算法实现。 此外,本书还关注一系列与非线性数值分析相关的关键主题。我们将探讨如何对数值方法的误差进行分析和界定,理解不同方法的截断误差和舍入误差,以及如何通过提高精度和减少计算量来优化算法性能。特别地,对于某些问题的求解,我们还将讨论如何利用谱方法、有限差分法或有限元法将连续的非线性问题转化为离散的代数方程组,再利用本书介绍的迭代方法进行求解。 在全书的论述过程中,我们不仅会阐述理论的精髓,还会通过大量精心设计的算例来展示这些方法的实际应用。这些算例涵盖了从基础数学建模到复杂工程仿真等多个方面,旨在帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。本书的数学推导严谨,逻辑清晰,并辅以必要的图示和伪代码,力求为读者提供一个全面而深入的学习体验。 本书适合于数学、物理、计算机科学、工程技术及相关领域的本科生、研究生以及从事科研和工程实践的专业人士。通过对本书的学习,读者将能够熟练掌握解决各类非线性问题的数值分析方法,并具备分析和选择最适合特定问题的算法的能力,从而在各自的领域内更有效地解决复杂挑战。

作者简介

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读后感

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用户评价

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阅读过程中,我惊喜地发现这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一次关于数学智慧的启蒙。作者仿佛将自己多年的研究心得和教学经验倾注其中,字里行间流露出对探索未知世界的执着和对清晰表达的追求。书中的理论推导清晰严谨,逻辑链条完整,每一个步骤都经得起推敲。但更难能可贵的是,作者并没有止步于冰冷的公式,而是巧妙地融入了许多启发式的思考,引导读者主动去探究“为什么”。例如,在讲解插值和逼近时,书中不仅介绍了各种方法,还深入探讨了误差的来源和控制,以及如何选择最合适的逼近函数来达到特定的精度要求。这种对细节的关注,以及对“为何如此”的追问,让我受益匪浅。我尤其喜欢书中关于“稳定性”的讨论,它不仅仅是一个概念,更是一种对算法鲁棒性的深刻理解。作者通过大量的例子,展示了不稳定的算法如何在细微的扰动下迅速崩溃,以及如何通过改进算法来提高其稳定性。这让我明白,在数值计算中,效率固然重要,但稳定性才是确保结果可靠性的基石。这种对数学内在逻辑和工程实用性的双重关注,让这本书在众多同类书籍中脱颖而出。

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这本书最吸引我的地方,在于它所蕴含的“思想深度”。作者不仅仅是在传授技巧,更是在引导我思考数学问题的本质。他对“线性方程组的预条件共轭梯度法”的深入剖析,让我理解了为何在求解大规模稀疏线性系统时,选择合适的预条件子能够极大地提高收敛速度。我曾尝试将书中介绍的预条件共轭梯度法应用于解决一个大型有限元分析问题,并取得了非常显著的计算效率提升。此外,书中对“数据拟合”的多种方法的比较分析,也让我对如何选择最适合的数据拟合模型有了更清晰的认识。从简单的线性回归到复杂的非线性回归,书中都进行了详细的介绍,并且对每种方法的优缺点进行了深入的探讨。我曾将书中介绍的非线性最小二乘法应用于拟合实验数据,并取得了非常满意的结果。这本书让我明白,掌握数值分析的工具,不仅仅是为了解决具体问题,更是为了培养一种严谨的科学思维方式,一种不断探索和创新的精神。

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这本书的每一个章节,都像是一个精心设计的数学迷宫,而作者则是那位引领我走出迷宫的向导。他不仅为我指明了方向,更教会了我如何辨别路径,如何规避陷阱。我对书中关于“数值积分”的讲解尤为欣赏。作者不仅介绍了梯形法则、辛普森法则等基本方法,还深入探讨了高斯积分、龙贝格积分等更精确的数值积分技术,并对其收敛性和误差分析进行了详细阐述。我曾尝试用书中介绍的高斯积分方法来计算某些复杂函数的定积分,并取得了比传统方法更高的精度。此外,书中对“常微分方程的边值问题”的求解,也进行了系统的介绍,包括射击法、有限差分法等,这些方法在许多工程和科学计算领域都有着广泛的应用。作者对每种方法的原理、步骤、优缺点以及适用范围都进行了清晰的阐述,让我能够根据具体问题选择最合适的方法。这本书让我深刻体会到,数值分析是一门既有理论深度又有实践价值的学科。

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这本书给我最大的启发,在于它教会我如何“思考”数学问题,而不仅仅是“计算”。作者在讲解每一种算法时,都不仅仅停留在“如何做”,更深入地探讨了“为什么这样做”以及“这样做的后果”。例如,在讲解“求解非线性方程组的迭代方法”时,作者不仅介绍了多种方法,还深入分析了它们之间的联系和区别,以及在不同情况下的适用性。我对书中关于“不动点定理”的证明和应用印象尤为深刻,这让我理解了许多看似难以求解的非线性问题,实际上可以通过构造恰当的不动点映射来转化为迭代求解问题。书中的许多例子,都来自前沿的科学研究和工程应用,这让我感受到了数值分析的无穷魅力和广阔前景。我曾尝试将书中介绍的“最小二乘法”应用于数据拟合,并取得了非常好的效果。这本书让我明白,作为一名学习者,重要的是要理解数学思想的本质,而不仅仅是记住公式和算法。

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这本书的独特之处在于,它并没有将理论和实践割裂开来。作者在介绍每一种数值方法时,都会辅以大量的实例,并且这些实例都具有很强的现实意义。例如,书中在讲解求解非线性微分方程时,不仅介绍了各种数值积分方法,还结合了物理学、工程学等领域的实际问题,展示了这些方法如何被用来模拟和预测复杂的动态系统。这让我深切地感受到,数值分析不仅仅是纸上谈兵,更是解决实际问题的强大工具。我曾经在研究中遇到了一个复杂的非线性动力学模型,书中提供的相关算法和思路,为我解决了这个难题提供了重要的指导。此外,书中对“矩阵的特征值与特征向量”的计算方法,也进行了详尽的介绍,包括幂法、反幂法、QR算法等,这些方法在许多科学计算领域都扮演着至关重要的角色。作者对每种方法的原理、步骤、优缺点以及适用范围都进行了清晰的阐述,让我能够根据具体问题选择最合适的方法。

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这本书的内容之丰富,结构之精巧,让我叹为观止。它不仅涵盖了非线性数值分析的核心方法,更在许多细节之处展现了作者的独到见解。我特别喜欢书中关于“边界值问题”的求解方法,例如打靶法和有限差分法。作者不仅清晰地阐述了这些方法的原理,还详细讨论了它们在不同情况下的适用性和局限性。我曾尝试用书中介绍的有限差分法来求解一些工程领域的边界值问题,并取得了非常好的结果。书中的公式推导清晰明了,每一步的逻辑关系都非常明确,这对于我这样喜欢刨根问底的读者来说,无疑是一大福音。此外,书中对“插值与逼近”的系统性介绍,也让我对如何用简单的函数来近似复杂的函数有了更深刻的认识。我尤其欣赏作者对各种插值多项式(如牛顿插值、拉格朗日插值)的比较分析,以及对龙格现象的探讨。这让我明白了,选择合适的插值方法,以及理解其潜在的误差,对于获得可靠的数值结果至关重要。

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我一直认为,一本优秀的图书,不仅要有扎实的理论基础,还要有清晰易懂的表达方式,这本书恰恰做到了这一点。作者的语言简洁明了,逻辑清晰,即使是复杂的数学概念,也能被他解释得通俗易懂。我在阅读过程中,几乎没有遇到难以理解的地方,每一个公式的推导,每一步的论证,都显得那么顺理成章。书中对“最优化方法”的讲解,尤其让我受益匪浅。作者不仅介绍了各种梯度下降、牛顿法等经典优化算法,还对共轭梯度法、拟牛顿法等更高级的算法进行了深入的探讨。我曾将书中介绍的共轭梯度法应用于求解大规模稀疏线性方程组,并取得了非常理想的计算效率。此外,书中对“非线性最小二乘问题”的求解,也进行了系统的介绍,包括高斯-牛顿法和LM算法等,这些方法在数据拟合和模型参数估计等领域有着广泛的应用。这本书让我感受到了数学的严谨和优美,也让我对数值分析这门学科产生了浓厚的兴趣。

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当我第一次捧起这本书,就被它扎实的理论功底和精炼的语言所吸引。作者仿佛是一位技艺高超的匠人,用最精炼的笔触雕琢每一个数学概念。书中对“非线性系统的牛顿法”的讲解,尤其让我印象深刻。它不仅仅是简单地给出公式,更是深入分析了雅可比矩阵的计算和更新策略,以及如何处理其奇异性问题。书中的例子,从简单的二元方程组到复杂的耦合非线性微分方程,都展现了方法的强大适用性。我尤其欣赏作者在讲解过程中,时不时插入的一些数学历史趣闻和科学家们的思想片段,这些人文关怀让枯燥的数学知识变得生动有趣,也让我对这个领域的前辈们充满了敬意。阅读这本书,就像是在与一位博学而风趣的长者对话,他不仅传授知识,更传递着一种对知识的热爱和对真理的追求。书中对“不动点迭代”的深入探讨,也让我理解了如何通过构造适当的不动点映射来求解非线性方程,这为我解决许多棘手问题打开了新的思路。

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这本书带给我的,是一种前所未有的思维冲击。它以一种极其严谨的态度,解构了许多我曾经认为“理所当然”的数学概念。作者在书中对“病态问题”的深入剖析,让我认识到,即使是看似简单的方程,在数值求解时也可能面临巨大的挑战。他详细讲解了如何识别和处理这些病态问题,以及各种预处理技术在提高求解效率和准确性方面的作用。我印象最深刻的是关于“迭代方法的收敛域”的讨论,作者用图示和清晰的语言,解释了不同初始值如何影响迭代过程的最终走向,以及如何选择一个能够保证收敛的良好初始值。这不仅仅是理论知识,更是一种解决问题的策略。书中的许多算法,如梯度下降法及其变种,我都进行了实际的编程尝试,并在解决一些复杂的最优化问题时取得了显著的效果。每一次成功的调试,都伴随着对书中原理的更深层次理解。这本书让我明白,数值分析并非简单的计算技巧叠加,而是一门需要深厚理论基础和丰富实践经验的学科。它鼓励我不断质疑,不断尝试,不断超越。

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这本书如同一位经验丰富的老友,在无数个求索真理的夜晚,静静地陪伴我探索那些看似难以捉摸的数学世界。它没有用晦涩难懂的术语将我拒之门外,而是用一种循序渐进、深入浅出的方式,引领我一步步走入非线性方程和系统求解的深邃殿堂。从最基本的牛顿法,到更复杂的迭代算法,书中都进行了详尽的阐述,不仅交代了方法的原理,更着重于其背后的数学思想和收敛性分析。每一次翻阅,都能发现新的理解角度,作者对于细节的把控,以及对不同方法优劣势的对比分析,都显得极为到位。我尤其欣赏书中对每种方法应用的实例分析,这些生动的例子,让我能够更直观地感受到抽象的数学理论在实际问题中所能发挥的作用。例如,在处理物理学中的非线性振动问题时,书中提供的数值解法,让我能够高效地模拟和预测系统的行为,这对于我理解和解决实际工程难题提供了强大的工具。书中对收敛性的讨论,也并非只是简单的公式推导,而是深入剖析了影响收敛速度和稳定性的各种因素,这使得我在选择和应用算法时,能够做到心中有数,避免盲目尝试。这种理论与实践相结合的叙述方式,极大地激发了我对数值分析的兴趣,也让我对数学工具的强大力量有了更深刻的认识。

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