数值计算方法

数值计算方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:上海大学出版社
作者:陈基明
出品人:
页数:200
译者:
出版时间:2007-5
价格:24.80元
装帧:
isbn号码:9787811180619
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
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具体描述

本书作为一本非数学专业的本科生、硕士研究生和工程硕士研究生的数值计算方法课程的教材或教学参考书,比较系统地介绍了科学和工程计算中常用的数值分析的理论和方法,内容包括误差分析、非线性方程的求根、解线性方程组的直接法、解线性方程组和非线性方程组的迭代法、矩阵的特征值和特征向量的求法、插值、最小二乘逼近、数值微分和数值积分、常微分方程初值问题的数值解等。本书内容丰富,叙述深入浅出,既注意理论的完整性,又强调方法及其应用。针对理工科学生的特点,本书的每一章都有引言,介绍必要的预备知识和该章内容的背景,有些章节除了基本内容外还有进一步的讨论。每章后面有难度适中的习题。本书也可以作为科研人员和工程技术人员学习数值计算方法的参考书。

《数值计算方法》是一本深入探讨如何在计算机上近似求解数学问题的专著。本书着重于各类数值算法的设计、分析与实现,为读者提供了理解和运用现代计算科学所需的核心知识。 本书内容涵盖: 误差分析与数值稳定性: 任何数值计算都不可避免地存在误差,本书将详细讲解不同来源的误差,如截断误差、舍入误差,以及如何度量和控制这些误差。更重要的是,我们将深入探讨数值算法的稳定性问题,理解何种算法在实际计算中更为可靠,能够抵御累积误差的影响,避免得出错误的结果。这部分内容是理解和选择合适数值方法的基石。 方程求根: 对于形如 $f(x) = 0$ 的方程,我们介绍诸如二分法、牛顿法、割线法等经典求解方法。本书将详细分析这些方法的收敛性、收敛速度,并讨论其在不同情况下的适用性。此外,对于高次方程和复杂方程组,也将探讨更高级的数值求解技术。 线性方程组的求解: 线性方程组是科学计算中最常见的问题之一。本书将全面介绍直接解法,包括高斯消元法、LU分解等,深入剖析其运算量与稳定性。同时,也将详细阐述迭代解法,如雅可比法、高斯-赛德尔法、逐次超松弛(SOR)法等,并分析它们的收敛条件与优缺点,为处理大规模稀疏线性方程组提供有效手段。 插值与逼近: 如何用一组已知数据点构建一个能够代表这些数据的函数?本书将介绍多项式插值(如拉格朗日插值、牛顿插值)和样条插值,分析它们的性质和局限性。此外,还将讨论最佳逼近问题,如最小二乘逼近,在数据拟合和信号处理等领域有着广泛应用。 数值微分与积分: 对连续函数进行微分和积分在许多应用中至关重要。本书将介绍各种数值微分公式,如中心差分、前向差分、后向差分,并分析它们的精度。在数值积分方面,我们将系统讲解梯形法则、辛普森法则、高斯积分等方法,并深入研究它们各自的收敛性和误差界。 常微分方程的数值解: 许多物理、工程和生物过程都可以用常微分方程来描述。本书将详细介绍求解初值问题和边值问题的数值方法,包括欧拉法、改进欧拉法、龙格-库塔法等,并探讨它们的精度、稳定性和适用范围。 矩阵特征值与特征向量的计算: 特征值和特征向量在系统分析、降维技术(如PCA)等领域扮演着核心角色。本书将介绍幂法、反幂法、QR算法等经典算法,并分析它们的收敛性和计算复杂度。 优化方法(可选内容,根据具体版本略有侧重): 对于一些特定版本的《数值计算方法》,可能还会涉及一些基本的优化算法,如梯度下降法等,用于求解无约束或有约束的优化问题。 本书特色: 理论与实践并重: 本书在讲解算法原理的同时,也强调了算法的实际应用。每个章节都配有丰富的例子,帮助读者理解抽象的数学概念。 算法分析严谨: 对每种算法都进行了深入的理论分析,包括收敛性、收敛速度、计算复杂度等,使读者能够深刻理解算法的性能。 易于理解的语言: 尽管涉及复杂的数学概念,本书力求使用清晰、简洁的语言进行阐述,降低读者的理解门槛。 指导性强: 本书不仅教授“如何计算”,更引导读者理解“为何如此计算”,培养读者独立分析问题和选择合适算法的能力。 《数值计算方法》适合作为高等院校数学、计算机科学、工程技术等专业本科生和研究生的教材或参考书。对于从事科学计算、数据分析、工程模拟等工作的专业人士,本书也将提供宝贵的理论指导和实践工具。通过学习本书,读者将能够自信地运用数值方法解决各种复杂的计算问题,并在科研和工程领域取得更大的突破。

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读后感

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用户评价

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这本《数值计算方法》的书,拿到手的时候,那种厚重感就让人觉得分量十足,装帧设计上虽然谈不上惊艳,但足够稳重,一看就是面向严肃学习者的教材。我印象最深的是它对基础理论的讲解,简直是抽丝剥茧,不像有些书上来就抛出复杂的公式,让你摸不着头脑。这本书会先从最直观的几何意义或者物理背景入手,比如讲误差分析时,会用非常形象的例子来解释舍入误差和截断误差的区别,这对我这个数学基础不是特别扎实的工科生来说,简直是救命稻草。特别是关于插值和逼近那一章,作者似乎花了很多心思去打磨,从牛顿插值到样条插值,每一种方法的内在逻辑、收敛性以及在实际工程中的优缺点都分析得非常透彻。我记得我当时在做一个有限元分析的小项目时,遇到一个数据点处理的难题,就是通过书中对分段三次样条的详细推导和应用场景的描述,才找到了最优的解决方案。书中的习题设计也很有水平,既有巩固基本概念的计算题,也有启发创新思维的讨论题,而且很多例题的代码实现都非常规范,是学习编程实现数值算法的绝佳范本。总的来说,这本书是一本脚踏实地、内容充实、对读者非常友好的入门到进阶的权威参考书。

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翻开这本《数值计算方法》,我首先感受到的就是其体系的严谨性与逻辑的跳跃性之间的微妙平衡。它不像某些入门读物那样絮絮叨叨,而是直奔主题,内容密度极高,每一页都塞满了信息。对于已经掌握了一些微积分和线性代数基础的人来说,这本书的学习曲线会比较陡峭,但一旦跟上节奏,你会发现它在构建知识体系的效率上无人能及。比如,在处理大规模线性方程组的求解时,书中对迭代法的阐述,从雅可比、高斯-赛德尔到共轭梯度法,每种方法的推导都非常简洁有力,直接给出了关键的收敛判据和加速技巧。我特别欣赏作者在讲解迭代收敛性时,那种不回避复杂性的态度,直接给出了理论证明,虽然初看有些吃力,但反复研读后,对迭代法的内在机理的理解会提升到一个全新的高度。这本书的结构安排也体现了作者对学科脉络的深刻理解,总能将看似独立的算法放在同一个理论框架下进行比较分析,这使得读者在面对新问题时,能够迅速地判断出哪种数值方法可能更适用。当然,对于初学者来说,可能需要配合大量的外部资源和更基础的辅助材料来消化吸收,但对于想深入研究数值分析领域的读者而言,这无疑是一部值得反复咀嚼的经典之作。

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说实话,我买这本书的初衷其实是希望快速掌握一些实用的数值求解技巧,而不是沉浸在晦涩的理论推导中。从这个角度看,《数值计算方法》的表现略显“偏科”。它在理论深度上绝对是毋庸置疑的,但我在寻找一些具体工程应用案例,比如如何高效地处理矩阵稀疏性或者特定边界条件下的稳定性分析时,总觉得书中的应用层面的讨论显得有些单薄和概念化。它更像是一部纯粹的数学工具书,而非一本工程实践手册。例如,在偏微分方程的数值解法部分,书中对有限差分法的介绍很到位,但对于如何选择合适的网格划分策略,或者如何处理复杂的几何边界,书中提供的指导就相对有限了,更多的是要求读者自行去拓展和补充。我个人花费了大量时间去搜索相关的软件实现细节和实际的数值模拟报告来补充这本书的“应用短板”。不过,话说回来,也正是因为它将理论打磨得如此扎实,让我对那些复杂的工程算法背后的数学原理有了更清晰的认识,这或许是它不直接提供“标准答案”式的应用指南所带来的另一种宝贵财富吧。

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从阅读体验上来说,这本书的排版和术语一致性做得相当不错,这对于阅读专业性极强的教材是极为重要的。虽然内容本身比较硬核,但清晰的字体和合理的图表布局,极大地缓解了阅读疲劳。让我感到稍许遗憾的是,这本书在历史背景的引入上略显不足。比如,当介绍到某些经典算法如QR分解或奇异值分解(SVD)时,我总希望知道这些伟大方法的提出者是如何一步步攻克难关的,或者这些方法在它们被发明之初所处的计算环境是怎样的。缺乏这些“人情味”的叙述,使得这本书在某些时刻读起来像是一本冷峻的数学公式集。不过,这也反映了作者的风格——专注于算法本身,摒弃一切不必要的修饰。总而言之,如果你已经厌倦了那些过于简化的“入门导读”,渴望一本能够带你真正深入到数值计算核心的“硬核”读物,那么这本《数值计算方法》绝对能满足你的需求,它是一次严肃且富有成效的智力挑战。

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这本书带给我最大的惊喜,在于它对“稳定性”和“精度”这两个核心概念的反复强调和区分。在很多其他教材中,这两个概念往往被简单地放在一起讨论,但《数值计算方法》在这方面做得极为细致。作者似乎有一种近乎偏执的追求,即确保读者能够清晰地区分算法本身的固有误差(如截断误差)与计算过程引入的误差(如机器精度限制)。书中专门用了好几章的篇幅来讨论病态问题,特别是矩阵求逆和线性系统求解中的条件数敏感性,这种深度剖析是很多同类书籍所缺乏的。我记得书中有个章节专门对比了不同积分方法的精度和稳定性边界,并用图示清晰地展示了当步长过大时,高精度方法反而会因为数值不稳定而导致灾难性的结果。这种强调“计算的可行性”重于“理论上的最优解”的理念,对培养一个合格的数值计算工程师至关重要。它教会了我,一个在纸面上看似完美无缺的算法,在计算机上运行时可能完全不可用。这本书的价值,就在于它提供了识别和规避这些陷阱的理论武器。

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