应用高等数学基础-线性代数与积分变换

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出版者:上海交大
作者:徐玲
出品人:
页数:232
译者:
出版时间:2007-1
价格:13.00元
装帧:
isbn号码:9787313043801
丛书系列:
图书标签:
  • 高等数学
  • 线性代数
  • 积分变换
  • 数学基础
  • 应用数学
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具体描述

本书根据高职院校电类专业对线性代数和积分变换的要求编写,内容包括行列式、矩阵、线性方程组、傅里叶变换和拉普拉斯变换等。每章均配有内容提要、小结、习题和自测题,便于教学和自学。为加强高职学生计算机解题的能力,书中还介绍了Matlab在线性代数和积分变换中的应用。

《数学的力量:透视现代科学的基石》 本书并非一本枯燥的数学教材,而是一次通往现代科学思想深处的精彩旅程。我们将拨开层层迷雾,揭示支撑起我们今日科技成就的那些 foundational 的数学原理。这不仅仅是数字与公式的游戏,更是理解宇宙运作规律、驾驭复杂系统、驱动创新发展的关键钥匙。 第一部分:结构与关系——线性代数之美 你是否曾惊叹于计算机图形的流畅,或是好奇于大数据分析的精准?这一切的背后,都离不开线性代数的强大支撑。本部分将带你领略线性代数的世界,它关注的并非孤立的数字,而是向量、矩阵以及它们之间的线性关系。 向量:空间中的方向与尺度 我们将从最基本的概念——向量开始。向量不仅仅是箭头,更是描述方向和大小的语言。从物理学中的力与速度,到计算机科学中的数据表示,向量无处不在。我们将学习如何对向量进行加法、减法、数乘等基本运算,理解向量空间的概念,以及如何通过基底来表示和理解更复杂的空间。你将明白,为什么在三维空间中的任何一点都可以用三个基本向量的组合来表达。 矩阵:变换与系统的编码器 矩阵,是线性代数的核心工具。它像一个强大的编码器,能够将复杂的变换和系统关系简洁地记录下来。我们将深入研究矩阵的各种运算,如加法、减法、乘法,并理解这些运算背后所代表的几何意义,例如旋转、缩放、剪切等。矩阵的逆、转置、行列式等概念,将帮助我们理解系统的可逆性、解的唯一性等重要属性。 线性方程组:现实世界的求解之道 许多现实世界的问题,都可以归结为求解一组线性方程组。无论是工程领域的力学分析,经济学中的资源配置,还是机器学习中的模型训练,都依赖于高效地求解线性方程组。我们将学习高斯消元法、LU分解等经典求解方法,理解方程组解的存在性与唯一性,并初步接触迭代法等更高效的数值求解技术。 特征值与特征向量:揭示系统内在的“模式” 想象一下,在一次复杂的变换中,总有一些方向保持不变,只是被拉伸或压缩。这些方向就是特征向量,而拉伸或压缩的比例就是特征值。它们是理解矩阵行为的“密码”,能够揭示系统的稳定性、振动模式、主成分等关键信息。我们将探索如何计算特征值和特征向量,以及它们在信号处理、量子力学、稳定性分析等领域的广泛应用。 向量空间与线性变换:空间的抽象与几何的联系 我们将在更抽象的层面上探讨向量空间,理解它们的性质和结构。线性变换则是连接不同向量空间的桥梁。通过理解线性变换,我们能够更深刻地把握空间之间的映射关系,例如从二维空间到三维空间的投影,或者高维空间到低维空间的降维。 第二部分:变化与累积——积分变换的洞察力 世界并非静止不变,而是时刻处于动态之中。积分变换,正是我们理解和描述这种动态变化、以及从不同“视角”观察问题的强大工具。它们将复杂的时域信号转化为频域或其他域,让我们得以揭示隐藏在表面之下的本质规律。 傅立叶变换:时间的韵律,频率的乐章 你是否曾对一首乐曲的构成感到好奇?傅立叶变换可以告诉你,这首乐曲是由哪些不同频率的正弦波叠加而成。它将一个随时间变化的信号分解为不同频率的成分,就像将一碗混合的彩砂分离出不同颜色的沙子一样。我们将学习傅立叶级数和傅立叶变换的原理,理解频率域的概念,并探索它在信号处理、图像压缩、音频分析等领域的革命性应用。 拉普拉斯变换:瞬态响应与系统稳定性 在分析电路、控制系统等涉及瞬时响应的问题时,拉普拉斯变换展现出其独特的优势。它能够将复杂的微分方程转化为代数方程,极大地简化了求解过程。我们将理解拉普拉斯变换如何将时域函数映射到复频域,以及它在分析系统瞬态行为、稳定性、传递函数等方面的强大能力。 Z变换:离散世界的分析利器 随着数字技术的飞速发展,离散信号的分析变得越来越重要。Z变换是处理离散时间信号的“瑞士军刀”,能够将离散的序列转化为一个复变量的函数,方便我们进行滤波、分析和设计。我们将学习Z变换的性质和应用,尤其是在数字信号处理、控制理论和通信系统中的重要作用。 卷积:两个信号的“互动”效应 卷积是一个非常重要的运算,它描述了两个信号或系统之间的“互动”过程。例如,在信号处理中,输入信号通过一个滤波器(另一个信号)后的输出,就是输入信号与滤波器冲激响应的卷积。我们将理解卷积的定义和几何意义,并认识到它在系统分析、概率论等多个领域的核心地位。 这本书将引导你: 理解数学在现实世界中的具体应用,从科技发展到日常生活。 掌握抽象的数学概念,并能将其转化为解决实际问题的工具。 培养严谨的逻辑思维能力,以及分析和解决复杂问题的能力。 激发你对数学及其应用领域的好奇心和探索欲。 无论你是工程领域的学生,还是对科学发展充满热情的好奇者,抑或是希望提升自身分析能力的职场人士,这本书都将是你探索数学力量、解锁科学奥秘的理想伴侣。让我们一起,用数学的语言,重新审视这个精彩的世界。

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读后感

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用户评价

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这本书的整体风格偏向于理论基础的夯实,在数学概念的阐释上,它花了很多篇幅。线性代数部分,它对向量空间、线性映射、内积空间等抽象概念的处理,我觉得还是比较到位的。它在引入这些概念时,会先从一些具体的例子入手,比如欧几里得空间,然后再逐步推广到一般的向量空间,这样可以降低初学者的学习难度。而且,它在讲解矩阵的各种标准型,比如Jordan标准型时,解释得非常详细,包括如何找到广义特征向量,以及Jordan块的结构。这部分内容确实比较难,但书中的讲解,我感觉还是比较扎实的。在积分变换方面,它对拉普拉斯变换和傅里叶变换的讲解,侧重于它们在求解微分方程和差分方程中的应用。我记得它在讲解卷积定理时,给出了详细的推导过程,并强调了它在信号系统分析中的重要性。此外,书中还提到了某些积分变换在傅里叶变换基础上的扩展,比如周期函数的傅里叶变换。

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怎么说呢,这本书我用了相当长的一段时间来学习,尤其是在理解一些抽象概念的时候,它给了我很大的帮助。线性代数这部分,我最喜欢的是它在讲解线性方程组解的结构时,用了很形象的比喻,把解空间和自由变量的关系讲得非常清楚,让我一下子就明白了为什么会有“特解+通解”这样的形式。而且,书中对矩阵的LU分解、QR分解等数值计算方法也有涉及,虽然篇幅不多,但对于初步了解这些重要算法的原理还是很有帮助的。在积分变换部分,我对傅里叶变换的讲解印象特别深刻。它不仅介绍了傅里叶级数和傅里叶变换的联系,还详细讲解了其性质,比如线性性、时移、频移、卷积定理等,并用图示来辅助说明,这对于理解信号在频域的表示非常有帮助。书中的一些例子,比如用傅里叶变换来分析周期信号和非周期信号的频谱,让我觉得数学知识离实际应用更近了。总的来说,这本书在理论和应用之间找到了一个很好的平衡点,既有严谨的数学论证,也有贴近实际的案例。

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坦白说,我拿到这本书的时候,对“积分变换”这部分内容有些期待,毕竟这是很多工程和物理问题中非常重要的工具。拿到书后,我发现它对拉普拉斯变换和傅里叶变换的讲解还挺深入的,不仅介绍了定义和性质,还讨论了它们在求解微分方程、信号处理等领域的应用。特别是拉普拉斯变换那部分,它通过一些具体的例子,比如求解一阶和二阶线性常系数微分方程,让我对如何运用这种方法有了更直观的认识。书中还提到了傅里叶级数和傅里叶变换的区别和联系,这一点我觉得很重要,因为它澄清了一些我之前模糊的概念。而且,书中给出的收敛条件和存在性定理也讲得比较清楚,避免了在实际应用中出现不必要的麻烦。总的来说,这本书在积分变换这块的内容,我觉得是比较扎实的,既有理论推导,也有实际应用。当然,作为一个读者,我总会觉得有些地方还可以再详细一些,比如在讲解卷积定理的时候,如果能再多举几个稍微复杂一点的例子,可能会更有启发性。不过,考虑到这是一本基础性的教材,已经做得相当不错了。

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这本书在我看来,是一本非常适合作为入门到进阶的教材。线性代数部分,它对矩阵的几何意义的阐释,给我留下了深刻的印象。比如,它会结合向量的伸缩、旋转、剪切等变换,来解释矩阵乘法的几何含义,这比单纯的代数运算要生动得多。而且,在讲解特征值和特征向量时,它不仅讨论了它们在对角化中的应用,还提到了它们在动力系统分析中的意义。在积分变换部分,我觉得书中的讲解是循序渐进的。它先介绍了傅里叶级数,然后引出了傅里叶变换,并且详细讲解了傅里叶变换的性质,比如线性性、时移性、频移性、尺度变换等。我特别喜欢它在讲解傅里叶变换时,会结合一些实际的信号处理例子,比如分析一个方波信号的频谱。这让我觉得数学知识不仅仅是抽象的符号,更是解决实际问题的有力工具。而且,书中还对拉普拉斯变换和傅里叶变换的联系与区别进行了探讨,这对于理解它们各自的应用场景非常有帮助。

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这本书的特点在于,它在数学概念的讲解上,力求做到严谨而不失趣味性。线性代数部分,它对矩阵的各种运算,比如乘法、转置、求逆等,都进行了详细的阐述,并且给出了相应的几何意义。我特别欣赏它在讲解线性无关、基、维数时,会结合很多图示来辅助理解,这使得抽象的概念变得更容易接受。而且,书中还对子空间、商空间、直积等概念进行了比较深入的探讨。在积分变换方面,我认为书中的讲解是比较系统的。它从傅里叶级数开始,逐步过渡到傅里叶变换,然后又介绍了拉普拉斯变换。在讲解傅里叶变换时,它详细阐述了其性质,如线性性、时移性、频移性、尺度变换以及卷积定理,并且用图示来辅助说明,这对于理解信号在频域的表示非常有帮助。而且,书中还对拉普拉斯变换和傅里叶变换的联系与区别进行了探讨,这对于理解它们各自的应用场景非常有帮助。

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这本书给我的第一印象就是“实在”。它不是那种华而不实的书,每一个章节都感觉内容紧凑,干货满满。线性代数部分,我觉得最出彩的地方在于它对矩阵运算的讲解,从最基础的加减乘除,到行列式、逆矩阵,再到各种标准型,讲解得非常透彻。特别是它在介绍高斯消元法的时候,把每一步的操作都写得清清楚楚,还配有图示,让我这种当初学的时候有些吃力的人,重新梳理了一遍,感觉豁然开朗。而且,书中还花了相当大的篇幅来讲解向量空间中的子空间、线性变换以及特征值和特征向量。这些概念是理解线性代数精髓的关键,作者在这方面的讲解,我觉得是很用心的,逻辑性很强,层次分明。我印象深刻的是,在讲到特征值和特征向量时,它不仅仅是给出了计算方法,还解释了它们在几何上和代数上所代表的意义,比如对角化,它会告诉你为什么需要对角化,以及对角化后能带来什么便利。这种深入浅出的讲解方式,对于我这种数学基础不是特别扎实的读者来说,简直是福音。

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这本书给我的感觉是,它在内容的深度和广度上都做得比较均衡。线性代数部分,它对矩阵的理论知识讲解得非常扎实,从基本的行列式、逆矩阵,到更深入的相似矩阵、合同矩阵,都做了详细的介绍。而且,它在讲解向量空间时,不仅讨论了线性无关、基、维数,还涉及了商空间、直和等更高级的概念。我印象深刻的是,在讲解线性映射时,它不仅给出了代数定义,还结合了矩阵的视角,让我理解了为什么线性映射可以用矩阵来表示。在积分变换这块,书中的讲解也比较全面。它对拉普拉斯变换和傅里叶变换的介绍,既包括了它们的定义和性质,也包括了它们在求解微分方程、差分方程以及信号分析等领域的应用。特别是它在讲解拉普拉斯变换时,详细介绍了如何利用它来求解含有初始条件的线性常系数微分方程,并且给出了几个经典的例子,比如RLC电路的瞬态响应分析。

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这本书给我最深的感受是,它在梳理数学知识点时,非常有条理。线性代数部分,它从向量的线性组合开始,一步步引申到线性无关、基、维数,再到矩阵的秩,整个逻辑链条非常清晰。我尤其欣赏它在讲解子空间时,会给出很多几何上的解释,比如直线、平面等,这使得抽象的概念变得具体可感。而且,在讲解线性变换时,它不仅给出了代数定义,还结合了矩阵的视角,让我理解了为什么线性变换可以用矩阵来表示。在积分变换这块,书中的讲解也很有层次。它先从傅里叶级数讲起,然后过渡到傅里叶变换,再到拉普拉斯变换。在讲解拉普拉斯变换时,它详细介绍了如何利用它来求解常微分方程,并且给出了几个经典的例子,比如RLC电路的瞬态响应分析。我记得它还提到了收敛域的概念,这对于理解拉普拉斯变换的有效性非常重要。总而言之,这本书在知识的组织和呈现方式上,我觉得做得非常出色,能够帮助读者建立起一个完整的数学知识体系。

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我对这本书的整体评价是,它的内容编写得相当严谨,同时也兼顾了教学的实用性。在数学推导上,作者的态度非常认真,每一个公式的由来,每一个定理的证明,都力求做到清晰明了。这一点对于我来说,是非常重要的,因为我不太喜欢那种“跳步”太多的讲解,很容易让人跟不上。线性代数这块,它对矩阵的秩、内积空间、正交化等方面的内容,也都有比较详细的介绍。我特别喜欢它在讲解线性空间和向量空间的切换时,过渡得很自然,不会让人觉得生硬。而且,书中还提到了矩阵的几种等价关系,比如行等价、列等价、合同等价,这些细微之处的区分,对于理解更深层次的数学概念非常有帮助。另外,在积分变换方面,它不仅讲了拉普拉斯变换和傅里叶变换,还涉及了Z变换,这在我看来是很全面了,因为Z变换在离散系统分析中非常常用。虽然Z变换那部分的篇幅不是特别多,但核心概念和应用都讲到了,为读者打开了另一扇门。

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这本书我大概翻了翻,怎么说呢,内容上嘛,还挺扎实的,讲解也比较细致,尤其是一些概念的引入,感觉作者花了不少心思,试图让读者能够理解背后的逻辑,而不是死记硬背公式。比如讲到向量空间的时候,我记得它花了好几章来铺垫,从基本定义到各种性质,再到线性无关、基、维数这些核心概念,循序渐进,我觉得这一点对于初学者来说非常有帮助。不像有些书上来就直接扔一堆定义和定理,让人摸不着头脑。而且,书中的例题也非常丰富,覆盖了各种类型的问题,从简单的计算到稍微复杂一些的应用,都能找到对应的例子。我尤其喜欢它在讲解某个定理之后,会立刻配上相应的例题来印证,这样学习效率就很高了。另外,书的排版也还可以,符号和公式都比较清晰,不会让人眼花缭乱。整体感觉这本书适合那种想系统学习线性代数基础知识,并且愿意花时间去理解的读者。不过,如果只是想快速掌握解题技巧,可能需要自己再找一些更侧重题型的资料。我个人觉得,这本书的理论深度还是比较够的,对于未来进阶学习打下坚实的基础是没问题的。

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