偏微分方程教程

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出版者:科学出版社
作者:朱长江
出品人:
页数:208
译者:
出版时间:2005-6
价格:19.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030151537
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

《偏微分方程教程》根据作者们多次对数学专业的大学本科生及研究生讲授偏微分方程课程的讲稿编写而成。《偏微分方程教程》共分八章,包括一阶偏微分方程的求解,特征理论及方程的分类,双曲型、抛物型及椭圆型方程的求解方法及基本理论,Fourier变换,Cauchy-Kovalevskaya定理和Lewy的反例。各章内容相对独立,自成体系,教学时可根据实际教学时数,任选几章独立安排教学。

《偏微分方程教程》:开启科学探索的钥匙 数学,如同人类智慧的基石,不断为我们揭示宇宙运行的深层规律。《偏微分方程教程》正是这样一本旨在引领读者走进数学殿堂的入门读物,它并非一本枯燥的理论堆砌,而是希望成为您理解和应用现代科学技术的得力助手。 我们身处的世界,无时无刻不在经历着复杂而动态的变化。从微观粒子在量子世界中的跃动,到宏观天体在宇宙中的运行轨迹;从流体在管道中的流动,到电磁场在空间中的传播;从经济系统的波动,到生物体内的信号传递……这些看似千差万别的现象,在数学的语言中,往往可以用一类特殊的方程——偏微分方程(Partial Differential Equations, PDE)来统一描述和刻画。 偏微分方程,顾名思义,是包含一个或多个自变量的函数的偏导数的方程。它们之所以如此强大,是因为它们能够精确地捕捉事物在空间和时间上的连续变化,并揭示这些变化之间的内在联系。学习偏微分方程,就是掌握一种能够“看懂”和“预测”自然界、工程界乃至社会科学界各种复杂现象的语言。 《偏微分方程教程》将带您系统地认识这一强大工具。我们不会一开始就抛出晦涩难懂的定义和定理,而是从最基本、最直观的概念入手。您将了解什么是偏微分方程,它们是如何从物理和工程问题中产生的,以及为什么它们如此重要。例如,我们可能会从一个简单的热传导问题开始,探讨温度如何在一个物体中随着时间和空间的变化而扩散,从而引出著名的热方程。或者,从声波的传播,引出波动方程,感受振动如何穿越介质。 本书的章节设计,将循序渐进,力求让每一位读者都能扎实地掌握核心知识。我们将首先介绍一阶偏微分方程,它们相对简单,但却是理解更复杂方程的基础。您将学习到它们的基本类型,如线性、半线性、拟线性方程,并掌握求解这些方程的经典方法,例如特征线法。这种方法直观且强大,能够帮助您理解解的几何性质。 接着,我们将深入探讨二阶偏微分方程。这是偏微分方程中最重要、应用最广泛的一类。根据方程的特征,二阶偏微分方程通常可以被分为三类:椭圆型、抛物型和双曲型。本书将逐一剖析这三类方程的特性,并介绍各自经典的解法。 对于椭圆型方程,比如著名的拉普拉斯方程和泊松方程,它们常常出现在稳态问题中,例如静电势的分布、稳态温度场等。我们将介绍求解这些方程的几种重要方法,包括分离变量法、格林函数法,以及一些数值求解的思想。 抛物型方程,如热方程(或扩散方程),则描述了随时间演化的过程。您将学习如何利用傅里叶级数或傅里叶变换来求解这些方程,理解解的平滑性和扩散性质。 而双曲型方程,如波动方程,则描述了传播性现象,例如声波、光波的传播。我们将探索诸如达朗贝尔法等方法,理解解的波形传播特性。 除了对经典方程的深入讲解,本书还将涵盖一些重要的理论和技术,这些都是理解和应用偏微分方程不可或缺的。例如,您将接触到边界条件和初始条件的概念,理解它们如何约束方程的解,赋予解特定的物理意义。同时,我们还会介绍一些基础的泛函分析工具,如Sobolev空间,它们为理解更一般的偏微分方程提供了必要的数学框架。 当然,对于如此广泛的学科,理论的探讨离不开实际的应用。《偏微分方程教程》并非仅仅停留在抽象的数学推导,它将努力将理论与实际紧密结合。在每一章的讲解中,我们都会穿插经典的物理和工程应用实例,例如: 流体力学: 纳维-斯托克斯方程是描述流体运动的基石,理解它对工程师和科学家至关重要。 电磁学: 麦克斯韦方程组是描述电磁场的支配方程,它们是现代通信、电力等技术的基础。 量子力学: 薛定谔方程描述了微观粒子的量子行为,是理解原子、分子以及更复杂量子系统的关键。 传热学: 热传导方程描述了热量在物体中的传播方式,在材料科学、工程设计中有着广泛的应用。 图像处理: PDE在图像去噪、边缘检测等方面也扮演着重要角色。 通过这些实例,您将看到偏微分方程是如何成为解决实际问题的强大工具,如何帮助我们模拟、分析和预测复杂系统的行为。 此外,本书还将触及数值方法的重要性。许多偏微分方程无法得到精确的解析解,这时就需要依赖数值方法来近似求解。我们将介绍一些基本的数值方法,如有限差分法、有限元法等,并阐述它们在工程计算和科学模拟中的应用。这部分内容将为读者打开通往计算科学和工程应用的大门。 《偏微分方程教程》的目标是激发您对数学的兴趣,培养您运用数学工具解决问题的能力。无论您是物理、工程、计算科学、经济学,还是其他任何需要定量分析的领域的学生或研究人员,本书都将为您提供坚实的基础和宝贵的启迪。我们相信,掌握了偏微分方程,您就掌握了一把开启科学探索无尽之门的钥匙。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书在章节的安排上,也体现了作者的匠心独运。从最基础的一阶方程,到二阶方程(包括抛物型、椭圆型、双曲型),再到一些更一般的方程和方法,过渡自然流畅,层层递进。作者在介绍每一种方程的时候,都会先给出其经典的物理背景或实际应用,这极大地激发了我学习的兴趣。例如,在介绍热传导方程时,作者详细阐述了它在描述温度扩散过程中的作用,并通过一个简单的例子来展示如何利用该方程进行预测。这种“情境化”的学习方式,使得抽象的数学概念能够与现实世界建立起紧密的联系。此外,书中在某些章节的结尾,还会有一些“思考题”或者“展望”,引导读者对所学内容进行更深入的思考,或者了解该领域的前沿进展,这对于拓宽视野非常有益。

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这本书在练习题的设计上也非常用心。每一章的结尾都配有不同难度级别的习题,从巩固基本概念的简单计算题,到需要综合运用多种方法的综合题,应有尽有。而且,这些习题的设置并非是为了增加学习负担,而是真正服务于知识的巩固和能力的提升。我尝试着做了不少习题,发现它们能够有效地检验我是否真正掌握了章节中的知识点,并且在解答过程中,我常常会发现自己之前理解上的一些细微偏差。值得一提的是,书中为大部分习题都提供了详细的解答,这对于自学来说是至关重要的。有了答案的对照和分析,我能够及时发现错误并纠正,避免将错误的概念沿用下去。这种“学以致用”的学习模式,让我觉得学习过程既高效又充实。

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作为一名已经接触过一些偏微分方程学习的读者,我一直在寻找一本能够帮助我系统梳理知识、深化理解的书籍。《偏微分方程教程》完全满足了我的需求。它在保持理论严谨性的同时,对很多数学工具的使用进行了详细的解释,比如格林函数的概念和构造,以及傅里叶变换、拉普拉斯变换在求解中的应用。作者并没有止步于直接给出公式,而是深入探讨了这些变换背后的原理,以及它们如何将复杂的偏微分方程转化为更容易处理的代数方程。这种“知其然,更知其所以然”的学习方式,让我受益匪浅。书中关于定性分析方法的介绍,比如能量方法、比较原理等,也给我留下了深刻的印象,这些方法在不需要直接求解方程的情况下,也能获得关于解的重要信息,这在很多实际问题中都非常有用。

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这本书的封面设计就充满了学术的严谨与简洁,让人一看就知道这是一本内容扎实的专业书籍。拿到手后,纸张的质感也相当不错,印刷清晰,字体大小适中,阅读起来非常舒适,即使长时间翻阅也不会感到疲劳。我之所以选择购买这本书,是因为我在学习过程中遇到了不少瓶颈,尤其是在理解一些抽象的数学概念时,总觉得缺少一种清晰的脉络和直观的引导。市面上虽然有不少偏微分方程的书籍,但很多要么过于理论化,要么过于偏重计算,很难找到一本能够同时兼顾理论深度和实际应用的著作。《偏微分方程教程》恰恰填补了这个空白,它从最基础的概念讲起,逐步深入,层层递进,逻辑性非常强。我特别喜欢作者在解释概念时所使用的类比和图示,这些巧妙的辅助工具极大地降低了理解的门槛,让我能够更快地掌握那些原本看似难以捉摸的原理。无论是初学者还是有一定基础的读者,都能在这本书中找到属于自己的学习路径。

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总而言之,《偏微分方程教程》是一本集学术严谨性、内容全面性、讲解清晰性以及应用导向性于一体的优秀著作。无论你是初次接触偏微分方程,还是希望在现有基础上进一步提升,这本书都将是你不可多得的学习伙伴。它不仅帮助我系统地掌握了偏微分方程的理论知识和解题技巧,更重要的是,它在我的脑海中构建起了一个清晰的知识框架,让我能够更好地理解和应用这些强大的数学工具。这本书的价值,远不止于其纸面上的内容,它更在于它所能够激发出的求知欲和培养出的独立思考能力。我会向所有对偏微分方程感兴趣的朋友们强烈推荐这本书,相信它也会像它对我一样,带来深刻而持久的影响。

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我本身在学习物理的过程中,常常需要用到偏微分方程来描述各种物理现象,但一直以来都觉得自己在这一块的理解不够深入。这本书的出现,可以说是一场及时雨。它在讲解方程的时候,总是会联系到具体的物理背景,比如电磁学中的麦克斯韦方程组,流体力学中的纳维-斯托克斯方程,甚至是量子力学中的薛定谔方程。作者不仅仅是给出这些方程,更重要的是解释了这些方程是如何从物理原理推导出来的,以及方程中的各个项所代表的物理意义。这种结合物理实际的讲解方式,让我能够更好地理解方程的内在含义,而不是仅仅把它当作一套符号运算规则。书中提供的许多例题,都是我学习和研究中经常遇到的经典问题,而且解答过程非常详细,条理清晰,跟着书中的步骤一步一步地做,我感觉自己对这些问题的理解又上了一个台阶。

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这本书不仅仅是一本“教”书,更像是一位循循善诱的“师长”。作者的语言风格非常平易近人,即使是那些复杂深奥的概念,经过他的阐释,也变得不再那么令人望而生畏。他会时不时地穿插一些个人见解或者学习上的小贴士,这些“人文关怀”让整个阅读过程充满了温度。我记得在讲解特征线法时,作者用了相当大的篇幅来介绍这种方法的直观几何意义,并用了一些非常生动的比喻,让我一下子就明白了其核心思想,这比单纯的公式推导要有效得多。此外,书中对于一些容易混淆的概念,比如“弱解”和“强解”的区别,作者也进行了非常清晰的辨析,并通过具体的例子来加深读者的理解。这种细腻的处理方式,充分体现了作者深厚的教学功底。

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这本书的知识体系构建得非常完善,从最基本的定义、性质,到各种典型的方程类型(如波动方程、热传导方程、拉普拉斯方程等)及其求解方法,再到更高级的主题,如边界条件、初始条件、解的存在唯一性、稳定性等等,几乎涵盖了偏微分方程领域的方方面面。作者在梳理这些内容时,并没有简单地堆砌公式和定理,而是非常注重概念之间的联系和内在逻辑。他会详细阐述一个定理的由来、它的适用范围以及它在解决实际问题中的重要性。这种深入浅出的讲解方式,让我不仅学会了如何运用这些数学工具,更重要的是理解了它们背后的思想。我尤其欣赏作者在讲解方程组的解法时,对不同方法的比较和分析,清晰地指出了每种方法的优缺点和适用场景,这对于我选择最有效的求解策略非常有帮助。书中还穿插了不少历史背景和应用实例,这让枯燥的数学理论变得生动有趣,也让我看到了偏微分方程在物理、工程、金融等众多领域中的强大生命力。

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从数学理论的角度来说,这本书的严谨性给我留下了深刻的印象。作者在论证定理时,步骤非常完整,逻辑严密,没有丝毫的含糊之处。对于一些关键性的证明,作者还提供了多种不同的角度和方法,这对于深入理解定理的本质非常有启发。我尤其赞赏作者在介绍泛函分析在偏微分方程中的应用时,并没有回避那些比较抽象的概念,而是通过引入一些必要的铺垫和解释,使得这些高级的数学工具也变得相对易于理解。书中对勒贝格积分、索博列夫空间等概念的介绍,虽然篇幅不长,但却抓住了核心要点,为理解更深层次的理论打下了坚实的基础。此外,作者在引用参考文献时,也相当广泛,这让我看到了他在构建知识体系时所做的大量工作,也为我进一步的深入学习提供了宝贵的线索。

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坦白说,我在阅读这本书的过程中,确实遇到过一些比较困难的章节,但每一次当我感到困惑时,总能从书中找到解决的线索。作者在处理那些稍微复杂一些的证明或者推导时,往往会先给出一个简化的模型或者一个直观的解释,然后再逐步引入更普遍的情况。这种“由易到难”的教学策略,让我能够逐步建立起信心,并且一步一步地克服学习上的障碍。我印象特别深刻的是,在讲解边界值问题的求解时,作者对不同类型边界条件的物理含义进行了详细的阐释,并分析了它们对解的性质所产生的影响。这本书不仅仅是传授知识,更重要的是培养我独立思考和解决问题的能力。

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