微分动力系统原理

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出版者:科学出版社
作者:张筑生
出品人:
页数:272
译者:
出版时间:1987-2
价格:35.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030060464
丛书系列:现代数学基础丛书
图书标签:
  • 数学
  • 动力系统
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具体描述

《微分动力系统原理》阐述做分动力系统的基本理论,侧重于结构稳定性问题。《微分动力系统原理》所介绍的材料达到一定深度,叙述详尽细致,深入浅出。《微分动力系统原理》可供大学数学系高年级学生、研究生、教师和有关的科学工作者参考。

《混沌的艺术:从决定性系统中涌现的无序之美》 这是一本探索复杂系统内在规律,揭示看似混乱现象背后深刻数学原理的读物。它并非聚焦于传统意义上的“微分动力系统”,而是将目光投向了这些系统在特定条件下,如何自然而然地演化出令人惊叹的、具有高度不可预测性的“混沌”行为。本书旨在引导读者领略这种“无序之美”,理解其形成机制,并认识其在自然界和科学研究中的广泛意义。 核心内容概述: 本书从一个更加宏观和具象化的视角切入,不以抽象的微分方程和相空间为起点,而是通过生动形象的例子和深入浅出的讲解,逐步揭示混沌现象的本质。我们将探究的,不是一个封闭的、可精确预测的数学模型,而是那些在微小扰动下就能产生巨大差异、随时间推移显露出深刻不确定性的动态过程。 第一部分:混沌的初现——从简单到复杂 天气预报的极限: 我们将从一个与日常生活息息相关的例子——天气预报的挑战性开始。为什么即便拥有强大的计算能力和海量数据,长期的天气预测依然困难重重?这里将引入“蝴蝶效应”的直观理解,阐明初始条件微小差异如何被放大,导致系统状态在后期产生剧烈偏离。 钟摆的舞蹈: 模拟一个简单但迷人的单摆,探讨其在不同阻尼和驱动条件下的运动轨迹。当驱动频率或阻尼系数达到某个临界值时,原本规律的摆动会发生怎样的变化?我们将看到,即便是简单的周期性驱动,也可能诱导出看似随机的、无法预测的摆动模式。 水滴的路径: 想象水滴流过一块粗糙的表面,它的最终路径似乎充满了偶然。本书将解析这种看似随机的轨迹背后,可能存在的、由表面微观结构决定的、具有内在规律但极难精确预测的运动模式。 涌现的模式: 通过一系列精心设计的物理模型和概念实验,我们将观察到,在满足特定条件的情况下,简单的规则和相互作用如何能够涌现出复杂的、非线性的行为。这并非预先设定好的程序,而是系统内部动力学作用的自然结果。 第二部分:混沌的特征——量化与辨识 敏感性与不确定性: 深入探讨“蝴蝶效应”的量化描述,理解为何两个无限接近的初始状态,在经过一段时间演化后,会产生指数级增长的差异。我们将介绍衡量这种敏感性的概念,理解其在预测能力上的根本限制。 奇异吸引子: 告别传统的周期轨道和稳定不动点,本书将引入“奇异吸引子”这一概念。这些吸引子并非光滑的几何图形,而是具有分形结构的、在相空间中占据特定区域的复杂集合。我们将通过可视化手段,展示这些吸引子是如何“吸引”系统轨迹,并赋予其混沌特性的。 分形几何的语言: 混沌系统常常与分形几何紧密相连。本书将介绍分形的基本概念,如自相似性、分数维度等,并解释为何这些几何特性恰恰能够描述混沌系统的复杂结构和测量其“粗糙度”。我们将看到,分形并非简单的装饰,而是混沌动力学的内在语言。 李雅普诺夫指数的洞察: 以直观的方式介绍李雅普诺夫指数,将其理解为系统对初始条件敏感性的平均增长率。正的李雅普诺夫指数将成为系统是否表现出混沌行为的关键判据,我们也将探讨其计算的直观意义。 第三部分:混沌的应用与影响——无处不在的非线性 宇宙的奥秘: 从行星轨道的长期稳定性到星系的形成,混沌理论在天文学和宇宙学中扮演着重要角色。我们将探讨,看似稳定的宏观天体运动,在漫长的时间尺度上,是否也隐藏着混沌的可能性。 生态系统的动态: 探讨种群数量的波动、食物链的稳定与崩溃。本书将展示,即便是简单的捕食者-猎物模型,也可能因非线性相互作用而产生复杂的、周期性或非周期的种群动态,甚至陷入混沌。 生命的复杂性: 从心脏搏动的节律性变化到大脑神经网络的活动,生命体内部充斥着各种动态过程。我们将初步触及,混沌理论如何帮助我们理解生命系统中的非线性动力学,以及为何某些生命现象表现出高度的复杂性和适应性。 信息与通信的挑战: 讨论混沌系统在密码学、信号处理等领域的潜在应用与挑战。虽然混沌具有不可预测性,但其内部的确定性规律也为某些信息安全和数据压缩技术提供了新的思路。 工程与控制的边界: 面对现实世界中存在的各种非线性系统,如流体动力学、材料科学等,本书将引导读者思考,如何理解和应对这些系统的混沌行为,以及在设计和控制过程中需要考虑的关键因素。 本书特点: 直观与形象: 避免过于深奥的数学推导,而是通过大量生动的比喻、图示和概念模型,帮助读者建立对混沌现象的直观理解。 循序渐进: 从易于理解的日常现象出发,逐步深入到混沌的核心概念和关键特征。 跨学科视野: 展现混沌理论在物理、生物、工程、甚至社会科学等多个领域的广泛应用前景。 激发好奇心: 旨在激发读者对复杂系统内在规律的探索欲望,培养对“不确定性”的科学认识。 《混沌的艺术》是一场关于发现的旅程,它将带领你穿越看似随机的表象,窥探隐藏在其中的深刻秩序,理解宇宙中非线性世界所展现出的独特魅力。它为你打开一扇窗,让你看到,即使在最意想不到的地方,也存在着令人着迷的、由简单规则涌现出的复杂之美。

作者简介

张筑生,北京大学数学教授,2002年2月因病去世。他具有很高的学术天分和创造才能,却甘于从事最基础的教学和教材编写工作;他身体有残疾,12年前得了严重的鼻咽癌,却以惊人的毅力战胜自我,带领中国数学奥林匹克竞赛选手,连拿五届总分第一;他忘记自我,诲人不倦。

目录信息

目录
第一章 动力系统概说
1 动力系统概念的发展
2 流与离散的动力系统
3 轨道与不变集
4 拓扑共轭
5 映射空间的拓扑
6 结构稳定性与Ω稳定性
7 半动力系统
第二章 Sarkovskii定理
1 定理的陈述
2 一些特殊情形
3 基本引理
4 Sarkovskii定理证明
第三章 圆周自同胚的旋转数
1 覆迭空间
2 圆周自映射的提升
3 圆周自同胚的旋转数
4 Ω集的分析
5 Denjoy定理
第四章 扩张映射
1 圆周C′自映射的拓扑
2 圆周上的扩张映射,一个典型的例子及其结构稳定性
3 圆周上扩张映射的一般情形
4 扩张映射的性质
第五章 环面的双曲自同构
1 环面自映射的提升
2 环面的双曲自同构
3 结构稳定性
第六章 Banach空间的微分学
1 Banach空间
2 微分
3 对实参数的积分
4 有限增量公式
5 高阶微分
6 偏微分
7 Lipschitz逆映射定理
8 含参变元的压缩映射定理
9 隐函数定理与逆映射定理
第七章 双曲线性映射
1 Banach空间的直和分解
2 双曲线性映射
3 双曲线性映射的扰动
4 双曲线性映射的谱
第八章 Hartman定理
1 双曲线性映射的Lipschitz小扰动
2 Hartman线性化定理
3 双曲不动点的局部稳定性
第九章 Rm中双同不动点的局部拓扑共轭分类
1 局部拓扑共轭的标准形式
2 局部拓扑共轭分类
第十章 双曲不动点的稳定流形与不稳定流形
1 稳定集与不稳定集
2 稳定流形定理
第十一章 符号动力系统与“马蹄”
1 符号动力系统
2 移位不变集
3 Smale的“马蹄”模型
4 产生“马蹄”式移位不变集的更一般的条件
5 涉及微分的条件
6 Smale“马蹄”模型中的移位不变集的结构稳定性
7 关于Cantor集的一点注记
第十二章 向量丛与Riemann几何介绍
1 向量丛与转换函数系
2 向量丛的等价
3 子丛与限制。回退与Whitney和
4 向量丛的Riemann度量
5 线性映射丛
6 Rm中的方向微商
7 联络
8 Riemann联络
9 沿曲线的协变微商平行移动
10 测地线与指数映射
第十三章 截面空间与映射流形
1 截面空间
2 Palais引理
3 映射流形介绍
第十四章 双曲不变集
1 双曲不变集的概念
2 结构稳定性
第十五章 双曲集的扰动
1 双曲集的判定
2 双曲集的扰动
3 极大双曲集
第十六章 双曲集的稳定流形与不稳定流形
1 稳定集与不稳定集
2 稳定流形定理
3 稳定流形与不稳定流形的横截相交
第十七章 公理A系统
1 公理A
2 局部乘积结构
3 谱分解
第十八章 无环条件,滤子与Ω稳定性定理
1 无环条件
2 滤子
3 无环条件与滤子
4 Ω稳定性定理
第十九章 α伪轨与β跟踪及其应用
1 α伪轨与β跟踪
2 α伪轨与β跟踪的应用
3 关于基本集的无环条件-再谈Ω稳定性定理
第二十章 链回归集与R稳定性定理
1 链回归集
2 Hausdorff距离及其应用
3 R稳定性定理
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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接触《经典分析:黎曼积分与傅里叶级数》这本书时,我的心情是忐忑的。毕竟“分析”二字,就意味着严苛的$epsilon-delta$语言。然而,这本书的处理方式简直是教科书级别的典范。作者显然深刻理解读者的困境,他没有急于给出测度论的宏大叙事,而是将基础放在了我们最熟悉的黎曼积分上。对收敛性的讨论,细致入微,每一个“如果”和“那么”都经过了深思熟虑的铺垫。最让我印象深刻的是关于傅里叶级数的章节,书中巧妙地引入了物理学中的振动问题作为背景,使得周期函数的展开不再是一个纯粹的数学技巧,而成为了描述自然现象的强大工具。那些复杂的三角函数级数,在作者的笔下,仿佛都有了生命和物理意义。这本书的难度不低,需要沉下心来仔细琢磨每一个证明的细节,但每一次啃下一个难点,都会带来巨大的成就感。

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说实话,我本来对手性理论和拓扑学充满了敬畏,总觉得那是个只有顶尖数学家才能涉足的领域。然而,当我翻开这本《拓扑学导论:从欧几里得空间到流形》,我才发现,原来美丽的几何世界可以如此温柔地向我敞开大门。这本书最出彩的地方在于它的可视化能力,作者似乎非常擅长“画图说话”。对于开集、闭集、紧致性这类抽象概念,书中配有大量手绘风格的图示,那些弯曲的曲面和奇特的空间,不再是冰冷的公式,而是可以触摸、可以感知的对象。我特别喜欢其中关于“嵌入”和“形变”的章节,它让我明白了为什么有些东西是“本质上不同”的,比如一个咖啡杯和一个甜甜圈。这本书的行文风格带着一种学者的严谨,但又饱含着对数学之美的热爱,读起来丝毫不觉得累赘,反而像是在一位经验丰富的向导带领下,进行一场精彩绝伦的思维探险。

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天哪,这本《现代代数基础》简直是为我这种数学小白量身定做的启蒙读物!我一直对抽象代数的那些概念望而却步,觉得充满了各种难以捉摸的符号和定义。但这本书的作者,似乎有一种神奇的魔力,能把群、环、域这些看似高深莫测的东西,用最直白、最贴近生活中的例子来阐述。比如,讲解同构的时候,他没有一上来就堆砌定理,而是用“形状相同但材质不同”的积木来打比方,让我瞬间就理解了结构之于本质的重要性。更让我惊喜的是,书中穿插了大量历史背景和实际应用,比如密码学中有限域的运用,这让原本枯燥的理论学习变得充满了探索的乐趣。我已经迫不及待地想去翻阅后面的章节,看看如何用这些基础知识去解析更复杂的数学结构了。这本书的排版也非常舒服,字体大小适中,例题和习题的难度梯度设置得非常合理,即便是初次接触代数的人,也能找到自信。强烈推荐给所有想真正理解数学之美的学习者!

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我必须坦诚地告诉大家,《概率论与数理统计教程》这本书,是我读过的同类教材中,最能激发我动手实践欲望的一本。过去我对统计总有一种“算命”的感觉,觉得很多结果都是事后诸葛亮。但这本书的作者在讲解大数定律和中心极限定理时,引入了大量的模拟实验设计。他鼓励读者使用编程语言(虽然书中没有强制要求,但思路是导向计算的)来模拟抛硬币、掷骰子的过程,亲眼见证理论是如何在实践中一步步逼近现实的。这种“做中学”的体验,彻底颠覆了我对统计学的刻板印象。书中的推导过程详略得当,既保证了数学的严谨性,又不会因为过多的微积分运算而让人迷失方向。尤其是关于回归分析那部分,讲解得极其透彻,如何判断模型的好坏,如何处理异常值,都给出了非常实用的指导方针。如果你想把统计学真正变成解决实际问题的工具,而不是停留在公式记忆层面,这本书是你的不二之选。

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这本《群论导论:对称性的数学语言》给我带来了极大的思维冲击。在此之前,我对“对称性”的理解还停留在镜面对称、旋转对称这种几何层面。这本书却展示了,对称性是如何渗透到整个数学结构乃至物理学深处的。作者从晶体结构和分子轨道对称性入手,非常自然地过渡到了群的定义。书中对置换群和循环群的讨论非常深入细致,尤其是在讲解陪集和正规子群时,作者的逻辑链条异常清晰,仿佛在搭建一座精密的数学迷宫,每一步都引导你走向更宏大的结构。我尤其欣赏作者在书中强调的“不变性”思想,它提供了一个看待问题的全新视角——不必去关注事物如何变化,而要关注在变化中什么是不变的。对于那些对理论物理或高级化学感兴趣的读者来说,这本书提供的基础框架是无可替代的,它不仅仅是数学知识的传授,更是一种思维模式的重塑过程。

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