微分方程中的变分方法

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出版者:科学出版社
作者:陆文端
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2000-1-1
价格:25.00元
装帧:平装
isbn号码:9787030108616
丛书系列:现代数学基础丛书
图书标签:
  • 数学
  • 变分法
  • 方程
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具体描述

《微分方程中的变分方法》 本书深入探讨了求解微分方程的强大而优雅的数学工具——变分方法。变分法起源于寻找使某些积分泛函达到极值的函数,这些泛函通常与物理、工程、经济学等领域的具体问题密切相关。本书旨在为读者构建一个坚实的理论基础,并展示这些方法在解决实际微分方程问题中的广泛应用。 内容概述: 本书的结构设计旨在循序渐进地引导读者掌握变分法的精髓。 基础概念与泛函分析: 开篇,我们将回顾必要的数学工具,包括函数空间、线性空间、范数、内积等,为后续的泛函分析奠定基础。我们将介绍泛函的概念,即取函数作为输入并返回一个实数或复数的映射,并探讨如何定义和计算泛函的变分,这是理解变分法的核心。 欧拉-拉格朗日方程: 这是变分法中最基本也是最重要的定理之一。我们将详细推导欧拉-拉格朗日方程,并阐述其在寻找泛函极值时的关键作用。本书将通过一系列经典的例子,如最短路径问题、测地线问题,来帮助读者直观理解欧拉-拉格朗日方程的几何意义和物理背景。 边界条件与高阶导数: 实际问题往往涉及更复杂的边界条件,如齐次与非齐次边界条件,以及包含高阶导数的泛函。本书将系统性地介绍如何处理这些情况,包括引入附加函数、使用多重积分等方法,以确保变分法的普适性。 泊松方程与弦的振动: 我们将着重介绍泊松方程,这是一个在物理学和工程学中广泛出现的偏微分方程。通过变分原理,本书将展示如何将其转化为一个求能量泛函极值的问题,并介绍求解泊松方程的经典方法,如伽辽金法和有限元法。此外,本书还将探讨弦的振动问题,将其与变分原理联系起来,展示如何利用变分法分析动态系统。 弹性力学与最小势能原理: 弹性力学是变分法应用的典型领域。我们将深入介绍最小势能原理,并将其应用于分析连续介质的力学行为。读者将学习如何建立描述材料力学特性的泛函,并通过求解变分问题来获得应力、应变和位移场。 伽辽金法与有限元法: 作为现代求解偏微分方程的重要数值方法,伽辽金法和有限元法将是本书的重点。我们将详细介绍这两种方法的理论基础、离散化过程以及求解步骤。通过丰富的算例,读者将能够理解如何在实际工程问题中应用这些方法,并掌握如何使用这些技术来近似求解复杂的微分方程。 其他变分方法与专题: 除了上述核心内容,本书还将涉及一些其他的变分方法和专题,例如: 变分不等式: 介绍如何处理不等式约束下的变分问题,这在某些接触问题和优化问题中至关重要。 直接法: 探讨一些不直接求解欧拉-拉格朗日方程,而是通过构造特定形式的试函数来近似最优解的方法。 现代应用: 简要介绍变分法在图像处理、机器学习、计算流体力学等前沿领域的最新应用,展示其作为一种通用数学工具的生命力。 本书特色: 理论与实践并重: 本书在提供扎实的理论基础的同时,也包含大量的算例和练习,帮助读者将所学知识应用于实际问题。 逻辑清晰,循序渐进: 内容组织结构合理,从基础概念到复杂应用,逐步深入,易于读者理解和掌握。 数学严谨性与直观性结合: 在保证数学严谨性的前提下,注重概念的直观解释和几何意义的阐述,降低学习门槛。 广泛的适用性: 所介绍的变分方法和数值技术在众多科学和工程领域都有着广泛的应用,能够为读者提供解决实际问题的强大工具。 《微分方程中的变分方法》是一本为数学、物理、工程以及相关领域的学生和研究人员量身打造的参考书。无论您是希望深入理解微分方程的理论基础,还是寻求解决实际问题的有效工具,本书都将为您提供宝贵的知识和启示。通过掌握变分法的思想和技术,您将能够以一种全新的视角去理解和解决复杂的科学与工程挑战。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我是一名对抽象数学概念充满好奇的学生,尤其对那些能够统一描述多种现象的数学框架感到着迷。我了解到,变分方法是一种非常强大的数学工具,它能够从一个更为基础的原理出发,推导出各种各样的微分方程,并且在物理学、工程学等领域有着广泛的应用。《微分方程中的变分方法》这本书的标题,正是我想深入探索的领域。我希望这本书能够深入浅出地解释变分法的基本思想,例如,什么是泛函,什么是泛函的变分,以及如何通过变分原理来构造和求解微分方程。我特别想了解,为什么有些看似简单的物理定律,可以用如此深刻的数学原理来描述。书中如果能提供一些关于不同变分原理(如最小作用量原理、能量最小化原理等)之间的联系和区别的介绍,以及它们各自适用的范围,那将极大地拓宽我的视野。我期待这本书能够为我构建一个清晰的知识体系,让我能够理解变分方法作为一种统一数学语言的魅力。

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我是一名大学数学系的本科生,目前正在学习微分方程和泛函分析。在学习过程中,我发现很多重要的微分方程,尤其是偏微分方程,其解的存在性和唯一性往往难以直接证明,而变分方法为解决这些问题提供了一种强大的工具。《微分方程中的变分方法》这本书正好填补了我在这方面的知识空白。我希望这本书能够系统地介绍变分法的基本概念,比如希尔伯特空间、索伯列夫空间等,以及它们在变分法中的作用。我也想了解,如何将一个微分方程转化成一个变分问题,比如通过定义一个合适的能量泛函。书中对于一些著名的变分原理,如狄利克雷原理、维纳-赫尔曼原理的介绍,以及它们与傅立叶级数、拉普拉斯算子等概念的联系,是我非常期待学习的内容。此外,我也对书中关于变分法在求解不同类型微分方程(例如椭圆型、抛物型、双曲型方程)的应用很感兴趣。如果书中还能提供一些关于有限元方法、谱方法等基于变分原理的数值解法的介绍,那将使我能够更好地将理论知识应用于实际问题。

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作为一名对数学物理感兴趣的博士生,我一直在寻找一本能够系统介绍变分方法在微分方程求解中应用的著作。《微分方程中的变分方法》这本书从我拿到它的时候就给了我一种专业且深入的印象。我之所以对这本书感兴趣,是因为我目前的研究课题涉及到一个复杂的偏微分方程组,而传统的直接求解方法常常效率不高,甚至难以处理。变分法,特别是像伽辽金法、有限元法等基于变分原理的数值方法,似乎是解决这类问题的理想途径。我希望这本书能够清晰地解释这些方法的数学基础,包括如何构建合适的试函数空间,如何定义弱解,以及如何从弱解的定义过渡到具体的数值算法。我也希望书中能够提供一些关于误差分析的介绍,让我能够评估所得到解的精度。书中的例子如果能涵盖一些经典的数学物理问题,例如薛定谔方程、麦克斯韦方程组,或者是某些弹性力学问题,那将对我非常有帮助。我期待能够通过这本书,不仅理解变分法的原理,更能掌握如何在实际科研中运用这些方法来处理我的研究问题,甚至能够根据问题的特点,设计出更优的数值算法。

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我在从事科学计算领域的研究,经常需要处理各种复杂的微分方程模型。在我看来,直接求解大量的偏微分方程往往是极其困难的,而变分方法提供了一种更具普适性和鲁棒性的途径。《微分方程中的变分方法》这本书的出版,对我来说无疑是一份宝贵的资源。我期待书中能够深入探讨变分法的理论基础,例如,如何构造适当的函数空间来定义泛函,以及如何利用变分推导来获得微分方程的弱形式。我尤其想了解,在处理一些非线性和奇性问题时,变分方法是如何展现其优势的。书中对于求解不同类型的微分方程(包括高阶和耦合方程组)的变分表述和求解策略的介绍,我非常期待。此外,我也关注书中对于某些经典变分问题的处理,比如最小曲面问题、泊松方程的变分解法等,这些都是理解变分法精髓的重要案例。我希望这本书能够提供一些关于如何选择合适的变分原理,以及如何根据具体问题设计高效的数值算法的指导。

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我是一名在人工智能领域工作的研究员,目前正在探索如何将更深层次的数学理论应用于机器学习模型的优化和求解。《微分方程中的变分方法》这本书的标题立刻引起了我的注意,因为我意识到很多机器学习模型,特别是基于能量的模型或概率模型,其底层逻辑都与优化和寻找极值有关,而变分方法似乎是连接这些概念的关键桥梁。我希望这本书能够帮助我理解,如何将一个机器学习问题转化为一个求泛函极值的问题,并利用变分法来推导出模型的更新规则或者求解方法。我特别关注书中关于“正则化”和“约束优化”的变分表述,因为这与机器学习中的防止过拟合和处理约束条件有着天然的联系。如果书中能够提供一些关于变分自编码器(VAE)或生成对抗网络(GAN)等模型与变分方法之间联系的解释,那将对我目前的科研工作有极大的帮助。我期待这本书能够为我提供一种全新的视角,让我能够从数学的根源上理解和改进我所使用的算法。

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我是一个对理论物理有浓厚兴趣的业余爱好者,虽然没有接受过系统的数学训练,但一直对物理学的基本原理及其数学表达方式充满好奇。《微分方程中的变分方法》这本书的标题立刻吸引了我,因为我深知微分方程在描述物理世界中的重要作用,而“变分方法”听起来似乎蕴含着一种更深刻、更优美的解释方式。我之前了解过一些量子力学和经典力学的基本概念,比如拉格朗日量和哈密顿量,它们都与变分原理有着密切的联系。我希望这本书能够以相对易懂的方式,解释变分法是如何从一些基本的物理原理(例如能量守恒、最小作用量等)出发,推导出描述物理系统演化的微分方程的。我尤其想了解,为什么数学家和物理学家会发展出这样一种“迂回”的求解微分方程的方法,它相比于直接求解有什么优势,又在哪些方面显得更加强大。如果书中能穿插一些著名的物理学定律是如何通过变分原理导出的例子,比如牛顿第二定律、欧拉-拉格朗日方程等,那将极大地满足我的求知欲。我期待这本书能为我打开一扇新的大门,让我能够从一个更根本的层面去理解物理世界。

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翻开了《微分方程中的变分方法》,书中的排版非常清晰,公式的推导过程也相当严谨,这一点让我这个注重细节的读者非常满意。我是在进行一项关于非线性边界值问题研究的过程中,第一次系统性地接触到变分方法。当时,为了寻找一个问题的近似解,我尝试了多种方法,但总觉得不够优雅和高效。后来,导师推荐我了解变分法,据说这是解决这类问题的“利器”。读了前面几章,我发现书中从最基本的函数积分泛函的极值问题入手,然后逐步引入了欧拉-拉格朗日方程,这是变分法的核心工具之一。我对如何将一个物理或工程问题转化为一个泛函,并找到这个泛函的最小值或最大值,从而得到微分方程的解,感到非常好奇。这本书似乎提供了非常详尽的解释。我尤其关注的是书中对于“能量最小化原理”的阐述,因为很多物理系统都倾向于处于能量最低的状态,这与变分法的思想不谋而合。我想了解的是,如何具体地将这种物理直觉转化为数学上的泛函,以及如何通过变分法来推导出守恒律和运动方程。书中提到了一些著名的变分原理,比如最小作用量原理,我非常期待能深入学习它的具体应用。

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我是一名刚入行的工程师,在工作中经常会遇到需要求解各种微分方程的问题,尤其是在模拟和优化方面。我之前接触过一些数值计算的软件,比如MATLAB和COMSOL,它们在求解微分方程方面非常强大,但有时我并不完全理解其背后的数学原理,总感觉知其然而不知其所以然。《微分方程中的变分方法》这本书的出现,正是我渴望寻求的知识补充。我希望通过阅读这本书,能够更深入地理解微分方程的本质,以及为什么变分方法能够如此有效地求解它们。我对书中关于“变分原理”的概念很感兴趣,想知道它和我们常说的“泛函”有什么联系,以及如何从一个物理现象出发,构建出对应的泛函,并通过求泛函极值来得到控制这个现象的微分方程。此外,我也想了解变分方法在工程领域的具体应用,比如在结构分析、热传导、流体动力学等方面的应用案例。如果书中能提供一些实际工程问题的变分表述和求解流程,那将对我工作的开展带来极大的启发。我非常期待这本书能够提供一种清晰易懂的视角,让我能够融会贯通,将理论知识与工程实践紧密结合。

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作为一名热衷于数学建模的工程师,我常常需要将实际问题转化为微分方程,然后寻找方程的解。《微分方程中的变分方法》这本书的出现,对于我来说就像是为我指明了一条更高效、更优雅的解决路径。我希望通过阅读这本书,能够系统地学习如何识别和构建那些能够被变分方法解决的微分方程问题。我特别感兴趣的是书中关于如何从物理直觉出发,推导出具有物理意义的泛函,以及如何利用这些泛函来求解描述物理现象的微分方程。例如,我希望能了解如何在弹性力学中,通过能量最小化原理来推导出结构的平衡方程,或者在流体力学中,如何利用变分原理来描述流体的运动。书中如果能包含一些关于如何处理边界条件和初始条件在变分框架下的表述,对我来说也非常重要。我期待这本书能为我提供一套完整的方法论,让我在面对复杂工程问题时,能够更加从容地运用数学工具去解决。

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刚拿到这本《微分方程中的变分方法》,第一感觉就是厚重,纸张的质感也相当不错,一看就是经过精心制作的。我是一名应用数学专业的学生,正在攻读硕士学位,接触到不少关于偏微分方程的知识,也了解过一些数值解法,但对于“变分方法”这个概念,我一直觉得有些抽象,虽然在某些推导过程中会接触到,但总感觉没有一个系统性的认识。这本封面设计简洁大方,书名也直观地指明了主题,我非常期待能通过它来深入理解变分方法的精髓,尤其是它在解决各种微分方程问题上的强大能力。我希望这本书不仅能讲解理论,还能提供大量的例子和应用,让我看到这些抽象的概念是如何转化为解决实际问题的工具的。特别是在物理、工程等领域,很多基本定律都可以用微分方程来描述,而变分原理往往是这些方程的来源,所以掌握变分方法对于理解和解决这些问题至关重要。我希望能在这本书中找到清晰的逻辑脉络,从最基础的变分原理讲起,逐步深入到更复杂的应用,例如求解弹性力学、流体力学、电磁学等领域的微分方程。此外,我也很关注书中对于数值计算方面的介绍,毕竟理论再好,最终也要落实到计算上。希望这本书能提供一些实用的算法或者计算技巧,让我能够将学到的知识运用到实际的科研项目中。

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修订版有什么改动?

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还是可以寻些东西在里面的。

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