应用数值分析

应用数值分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:机械工业出版社
作者:(美)杰拉尔德、惠特莱
出品人:
页数:496
译者:
出版时间:2006-9
价格:48.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787111193920
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
  • 数值分析
  • 科学计算
  • 数学
  • 算法
  • 工程数学
  • 高等教育
  • 理工科
  • 计算方法
  • 数值方法
  • 数学建模
想要找书就要到 图书目录大全
立刻按 ctrl+D收藏本页
你会得到大惊喜!!

具体描述

本书是为工科、理科、数学系、计算机科学系的大学本科2-3年级学生和工科研究生编写的应用数值分析教材或参考书,也是工程技术人员的一本很好的工具书。因为书中介绍了许多数值方法,所以它也可以作为科技工作者常用的、有价值的参考文献。

本书包括:误差概念,非线性方程和方程组的解法,线性代数组的解法,插值和曲线拟合,函数逼近,数值微分和数值积分,常微分方程的数值解法,优化方法,偏微分方程,有限元方法。

《计算方法基础与实践》 图书简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入且富于实践性的数值计算方法体系。在信息时代,数据驱动的决策和复杂系统的模拟已成为各行各业的核心竞争力。无论是工程设计、金融建模、科学研究还是数据分析,都离不开对大量数据的精确处理和对复杂数学问题的有效求解。本书正是为了满足这一需求而精心编撰,力求在理论深度与工程应用之间架起坚实的桥梁。 本书内容组织遵循逻辑递进的原则,从最基础的数学背景和误差分析入手,逐步深入到线性代数方程组的求解、插值与函数逼近、数值积分与微分、常微分方程的数值解,直至优化方法与初步的偏微分方程数值方法。我们不仅关注算法的数学原理,更强调其实际计算中的稳定性和效率。 第一部分:数值计算的基石 本部分是全书的理论基础。首先,我们将详细探讨浮点数的表示与误差分析。这是理解所有数值计算问题的起点。读者将学习到计算机如何存储实数,理解舍入误差、截断误差以及误差的累积效应。我们将引入相对误差和绝对误差的概念,并教授如何通过严格的误差界限分析来评估计算结果的可靠性。没有对误差的深刻理解,任何数值计算都如同空中楼阁。 接着,我们深入探讨函数与数列的数值逼近。在实际问题中,我们很少能得到解析形式的函数,更多的是通过有限的数据点或复杂的表达式来描述。本章将系统介绍插值法,从最直观的牛顿前插/后插公式,到保证光滑性的分段线性插值,再到应用极为广泛的样条插值,尤其是三次样条。我们将详细剖析每种方法的特点、适用范围及其局部/全局收敛性。此外,最佳平方逼近理论将作为函数逼近的另一重要分支被阐述,它为数据拟合提供了严格的数学框架。 第二部分:线性系统的解析与求解 线性代数方程组是工程和科学计算中最常见的问题类型。本书将用大量篇幅讲解其数值求解策略。 首先是直接法。我们将详尽介绍高斯消元法及其背后的矩阵分解思想。特别地,我们会引入LU分解,分析其在处理大规模稀疏矩阵时的优势。然而,直接法对病态矩阵的敏感性是其致命弱点。因此,我们紧接着会介绍矩阵的条件数,并利用它来量化病态对解的影响。随后,矩阵的特征值与特征向量的数值计算方法也将被详细阐述,着重介绍幂迭代法和反幂迭代法在寻找最大/最小特征值上的应用,以及QR分解在求解特征值问题中的核心地位。 其次是迭代法。针对那些规模巨大或稀疏的系统,迭代法往往更具实用性。我们将系统地讲解雅可比迭代和高斯-赛德尔迭代的原理、收敛条件和加速策略(如SOR方法)。本章将强调收敛速度的衡量标准,帮助读者根据矩阵的特性选择最优的求解策略。 第三部分:连续函数的积分与微分 处理积分和微分在物理建模中占据核心地位。 在数值积分方面,我们从最基础的牛顿-科茨公式族开始,包括梯形法则和辛普森法则,并深入探讨它们的误差公式。为了实现更高的精度,我们将介绍复化积分公式和高斯求积公式。高斯求积公式因其卓越的代数精度和效率,是现代数值计算中的标准工具,本书将详细推导其节点和权重的确定过程。 在数值微分方面,我们同样基于差商的概念,推导出一系列导数的有限差分公式(前向、后向和中心差分),并分析其精度与稳定性。本部分将清晰地揭示数值微分的固有困难——对函数噪声的敏感性,从而引出在实际应用中更倾向于使用数值积分或借助特定函数形式的逼近。 第四部分:动态系统的数值模拟 常微分方程(ODE)是描述时间演化系统的数学语言。本书将把重点放在 ODE 的数值求解技术上。 我们将从最简单的欧拉方法(前向和后向)开始,分析其一阶精度和局部截断误差。随后,我们将引入更精确且实用的龙格-库塔(Runge-Kutta)方法,特别是经典的四阶RK4公式,并探讨如何通过步长自适应控制来实现误差在允许范围内的稳定求解。对于刚性方程组(Stiff Equations),标准的显式方法可能需要极小的步长才能保持稳定性。因此,我们专门辟出一节来介绍隐式方法,如后向欧拉法和隐式欧拉法,并讨论如何有效地求解由此产生的非线性代数方程。 第五部分:优化方法与初步偏微分方程 在工程和经济学中,寻找最优解是常见任务。本部分将引入无约束优化的基本数值方法。我们将介绍最速下降法(梯度下降法)的迭代思想,并深入探讨牛顿法和拟牛顿法(如DFP和BFGS算法)在加速收敛中的作用。这些方法为参数估计和模型校准提供了强大的工具。 最后,我们将对偏微分方程(PDE)的数值解法进行概览。本书不会深入到复杂的有限元理论,而是侧重于介绍有限差分法(FDM)在求解典型热传导方程、波动方程和泊松方程中的应用。我们将讲解如何将连续的 PDE 离散化为代数方程组,并讨论显式和隐式差分格式的稳定性和收敛性(如CFL条件)。 全书特色 本书的编写注重理论的严谨性与代码实现的有效性的结合。每种算法的推导都力求清晰,并伴有详细的数学论证。为了增强读者的动手能力,书中穿插了大量的算法流程图和伪代码描述。我们鼓励读者使用如 MATLAB、Python 或 C++ 等现代编程语言实现这些算法,并在实际算例中验证其性能。附录中提供了多个经典算例的实现指导和结果分析,旨在帮助读者真正掌握将数学理论转化为可靠计算结果的能力。本书适合作为高等数学、线性代数、工程分析等课程的配套教材,也是从事科学计算、数据科学、工程仿真领域工作的研究人员和工程师的重要参考资料。

作者简介

目录信息

读后感

评分

评分

评分

评分

评分

用户评价

评分

这本书《应用数值分析》对于我这样希望将数学理论应用于实际工程计算的学生而言,无疑是一次宝贵的学习经历。在处理涉及优化问题的场景时,我发现书中关于最优化方法的部分提供了非常系统的指导。作者不仅仅介绍了梯度下降法和牛顿法等经典的无约束优化方法,更深入地探讨了它们的变种,例如共轭梯度法和拟牛顿法,以及它们在处理大规模、高维问题时的优势。我曾经需要在一个复杂的工程设计中寻找最优参数组合,以最小化成本并满足一系列约束条件,当时我就从书中找到了解决问题的关键。书中关于序列二次规划(SQP)法的介绍,详细阐述了如何将约束优化问题转化为一系列二次规划问题来求解,这极大地帮助我理解了在实际应用中如何处理非线性约束。通过书中提供的案例,我学会了如何构建目标函数和约束函数,并如何选择合适的优化算法来求解。此外,书中关于偏微分方程数值解法的介绍,也为我提供了处理物理模拟和工程建模的强大工具。我曾需要模拟流体的运动,这通常需要求解Navier-Stokes方程,书中关于有限差分法和有限元法的讲解,让我能够将这些复杂的偏微分方程转化为可计算的代数方程组。这本书的价值在于,它能够将抽象的数学理论转化为具体的算法和应用,并且总是能够提供解决实际问题的清晰路径。

评分

我得说,《应用数值分析》这本书的价值远超出了我最初的预期,特别是在数据科学和机器学习领域日益普及的今天。书中关于插值和逼近的章节,让我对如何处理不完整或带有噪声的数据有了全新的认识。我经常需要处理来自传感器的大量数据,这些数据往往存在缺失值或者测量误差。我从书中学习了如何利用样条插值和最小二乘逼近来填充缺失值,并平滑数据,从而提高后续分析的准确性。书中关于如何选择合适的插值节点和逼近函数,以及如何评估逼近效果的讨论,都非常具有指导意义。更让我印象深刻的是,书中关于傅里叶变换和相关技术的介绍,对于信号处理和模式识别至关重要。我曾需要分析一段音频信号,以提取其中的特定频率成分,书中关于快速傅里叶变换(FFT)算法的讲解,让我能够高效地完成这一任务。我学会了如何利用FFT来将时域信号转换到频域,并从中识别出主要的频率分量。这本书不仅仅是理论的堆砌,更是将数学工具与实际应用紧密结合,通过生动的例子,让我能够更好地理解这些数值方法在现代技术中的重要作用。它的实用性和前瞻性,是我极力推荐这本书的原因。

评分

对于一个致力于解决科学计算难题的学生而言,《应用数值分析》这本书提供了一套极为完善的工具箱。我尤其欣赏书中在处理非线性系统时,对迭代方法的详尽阐述。例如,在分析一个复杂的化学反应动力学模型时,我需要求解一组非线性微分方程组。书中关于多步法和隐式方法的介绍,特别是Runge-Kutta方法的不同阶数及其稳定性分析,为我提供了有效的求解策略。我学会了如何根据问题的刚性(stiffness)来选择合适的数值积分方法,以及如何通过步长控制来平衡精度和计算效率。书中关于这些方法的收敛性和稳定性分析,让我能够深入理解算法的局限性,并在实际应用中避免潜在的错误。此外,书中关于误差分析的章节,是我进行严谨科学计算的基石。我曾需要评估一个复杂模型的计算结果的可靠性,书中关于截断误差和舍入误差的讲解,让我能够量化计算过程中的不确定性,并据此对结果进行置信度评估。这本书的精妙之处在于,它不仅教会你如何“做”,更教会你如何“理解”为什么这样做,以及这样做可能会带来什么后果,这对于培养严谨的科学研究态度至关重要。

评分

对于一个正在学习如何处理大型数据集和复杂模型的学生来说,《应用数值分析》简直是一本救星。书中关于线性方程组求解的部分,我尤其推崇。作者非常详细地介绍了直接法,如高斯消元法、LU分解法,以及迭代法,如雅可比迭代法和高斯-赛德尔迭代法。在一次项目中,我需要求解一个由数千个变量组成的稀疏线性方程组,传统的直接法计算量巨大,而且容易引入数值误差。我从书中学习到了如何运用LU分解法,并且根据矩阵的性质选择合适的分解方式,极大地提高了计算效率。更重要的是,书中对于迭代法的深入分析,特别是对收敛条件的探讨,让我能够理解何时何种情况下迭代法比直接法更优。我通过学习书中的例子,掌握了如何根据迭代矩阵的谱半径来判断收敛性,并学会了如何通过预条件处理来加速收敛。此外,书中关于特征值与特征向量计算的章节,也给了我很大的启发。我曾需要分析一个动态系统的稳定性,这需要计算系统的特征值,书中介绍的幂法和QR分解法,让我能够准确地找到矩阵的最大或全部特征值。这本书的讲解方式,总是能将复杂的数学概念拆解成易于理解的步骤,并且辅以清晰的伪代码和实际应用场景,让我在掌握理论的同时,也能快速转化为编程实现。

评分

这本《应用数值分析》在我学习过程中扮演了至关重要的角色,它不仅是我理论知识的坚实后盾,更是我解决实际工程问题时不可或缺的工具。我尤其欣赏作者在讲解算法原理时那种循序渐进的逻辑,每一个概念的引入都紧密联系着前一个,并且总能配以直观的图示,这极大地帮助我理解了那些抽象的数学概念。例如,在介绍迭代法求解非线性方程时,书中不仅仅罗列了牛顿法、割线法等几种常用方法,更是深入剖析了它们收敛性的原理、优缺点以及适用范围。通过书中大量的实例,我得以将这些理论知识融会贯通,例如在模拟一个复杂的物理系统时,如何选择最合适的迭代算法,如何设定合适的初始值和停止准则,都得到了清晰的指导。更让我印象深刻的是,书中并没有止步于算法的介绍,而是非常强调了算法的稳定性和精度问题,这对于我们这些需要在实际应用中保证计算结果可靠性的工程师来说,是极其宝贵的。书中关于误差分析的部分,让我对计算机数值计算中的误差来源有了更深刻的认识,并且学会了如何通过改变算法、调整步长或者使用更高精度的浮点数运算来控制误差。总而言之,这本书为我构建了一个扎实的数值分析基础,并且教会了我如何将这些理论转化为解决实际问题的能力,是我案头常备的参考书。

评分

我必须说,《应用数值分析》这本书在我科研道路上提供了巨大的帮助,尤其是在处理那些解析解难以获得的复杂问题时。作者在讲解插值与逼近时,不仅仅列举了拉格朗日插值和样条插值,更深入地探讨了它们在数据拟合和信号处理中的应用。我曾面临一个棘手的问题,需要根据一组离散的实验数据构建一个平滑的曲线来描述某个物理量的变化趋势,当时我就从书中找到了解决思路。书中关于样条插值的介绍,详细讲解了如何构建三次样条函数,以及如何在节点处保证函数值、一阶导数和二阶导数的连续性,这正是保证曲线光滑度的关键。我运用书中的算法,成功地将我的实验数据进行了插值,得到的曲线不仅视觉上十分平滑,而且在物理量的变化趋势上也与实际情况高度吻合。此外,书中关于数值积分和微分的章节,为我处理积分方程和微分方程提供了强大的工具。我曾需要计算一个复杂区域的面积,而该区域的边界函数无法解析积分,书中介绍的高斯积分法,以及如何根据被积函数的性质选择合适的求积节点和权重,让我能够高效且准确地计算出结果。这本书的优点在于,它不仅提供了理论框架,更侧重于实际操作和应用,通过大量的例子,让我能够快速上手,并且灵活运用所学知识解决各种工程和科学问题。

评分

从一位初学者的角度来看,《应用数值分析》这本书的优点在于其清晰的逻辑结构和由浅入深的讲解方式。书中在介绍数值积分方法时,不仅仅罗列了梯形法则和辛普森法则,更是深入分析了它们在不同应用场景下的优劣,以及如何通过复合求积和龙贝格积分来提高精度。我曾需要计算一个不规则形状的体积,其边界函数难以解析积分,我从书中学习到的自适应辛普森积分方法,能够根据被积函数的局部变化情况自动调整积分步长,从而在保证精度的前提下,显著减少计算量。此外,书中关于曲线拟合和回归分析的章节,对于我处理实验数据和建立统计模型也提供了极大的帮助。我学会了如何利用最小二乘法来拟合各种类型的曲线,并如何通过R方值等指标来评估拟合效果。这本书的魅力在于,它能够将复杂的数学概念以一种易于理解和接受的方式呈现出来,并且始终与实际应用相结合,让我能够在掌握理论知识的同时,也能快速将其转化为解决实际问题的能力。

评分

这本书《应用数值分析》在我进行工程建模和仿真时,提供了一套非常全面且实用的方法论。在处理偏微分方程的数值解法时,我发现书中关于有限差分和有限元方法的详细阐述,为我解决复杂的物理现象提供了强大的工具。我曾经需要模拟一个传热过程,涉及到泊松方程的求解。书中关于有限差分法如何将连续的偏微分方程离散化为代数方程组的推导过程,以及如何处理不同边界条件的详细说明,都让我受益匪浅。我学会了如何根据问题的几何形状和物理特性,选择合适的离散化方案和网格生成技术。更让我印象深刻的是,书中关于有限元法的讲解,特别是如何构建形函数和弱形式,以及如何进行数值积分来得到刚度矩阵和载荷向量,让我能够处理更复杂的几何和边界条件。这本书的价值在于,它能够将抽象的数学理论与具体的工程问题无缝对接,通过大量的图示和实例,让我能够快速掌握这些先进的计算技术,并将其应用于实际的工程设计和优化中。

评分

《应用数值分析》这本书在我深入研究算法设计和性能优化过程中,起到了至关重要的作用。在处理大规模线性代数问题时,我发现书中对矩阵分解和条件数分析的讲解非常透彻。我曾需要处理一个非常庞大的有限元模型,其中涉及到的矩阵非常稀疏且维度极高。书中关于稀疏矩阵存储格式(如CSR、CSC)和稀疏LU分解的介绍,为我提供了高效处理这些大规模问题的关键技术。我学会了如何根据矩阵的结构选择最合适的存储方式,并如何利用稀疏化技术来降低计算复杂度和内存消耗。此外,书中关于矩阵的条件数及其对线性方程组解稳定性的影响的论述,让我对数值稳定性有了更深刻的认识。我通过书中提供的实例,学会了如何通过预条件处理来改善方程组的条件数,从而提高求解的精度和速度。这本书的独特之处在于,它不仅传授了各种数值算法,更重要的是,它教会了如何从理论层面去理解这些算法的优劣,并如何在实际应用中做出最优选择,这对于培养一个能够独立解决复杂计算问题的科研人员来说,是无价的。

评分

《应用数值分析》这本书在我进行数据驱动的建模和预测时,提供了极为宝贵的理论指导和实践工具。在处理时间序列分析和预测时,我发现书中关于差分方程和递推关系的讲解,对于理解和构建预测模型至关重要。我曾经需要对公司的销售数据进行预测,以指导库存管理。我从书中学习了如何建立ARIMA模型,并如何利用自相关函数和偏自相关函数来识别模型的阶数。书中关于模型参数估计的各种方法,以及如何进行模型检验和残差分析,都为我提供了完整的预测流程。更让我印象深刻的是,书中关于蒙特卡洛方法的介绍,对于模拟复杂系统和进行不确定性量化非常有价值。我曾需要模拟一个金融市场的价格波动,以评估投资组合的风险。书中关于如何利用随机数生成器和马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法来采样和估计概率分布的讲解,让我能够构建出符合实际情况的仿真模型。这本书的精髓在于,它能够将统计学、概率论和数值计算融为一体,为我提供了处理各种复杂数据问题和进行科学预测的强大武器。

评分

很有帮助,就是理论部分太少了。QR分解居然没有!

评分

很有帮助,就是理论部分太少了。QR分解居然没有!

评分

很有帮助,就是理论部分太少了。QR分解居然没有!

评分

很有帮助,就是理论部分太少了。QR分解居然没有!

评分

很有帮助,就是理论部分太少了。QR分解居然没有!

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2026 book.wenda123.org All Rights Reserved. 图书目录大全 版权所有