Advanced Mathematics and Mechanics Applications Using MATLAB, Third Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Chapman and Hall/CRC

作者:David Halpern

出品人:

页数:696

译者:

出版时间:2002-9-17

价格:USD 124.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781584882626

丛书系列:

图书标签:

• 土木
• Matlab
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• 高级数学
• 力学
• 应用
• 数值分析
• 工程数学
• 科学计算
• 数学建模
• 偏微分方程
• 优化算法

《高级数学与力学应用：MATLAB第三版》 精益求精，驾驭计算科学的深度与广度 对于那些在工程、物理、计算科学及相关领域不断探索、追求卓越的研究人员、工程师、学生和专业人士而言，掌握强大的计算工具并将其深度应用于复杂数学和力学问题是至关重要的。 《高级数学与力学应用：MATLAB第三版》正是为了满足这一需求而精心打造，它不仅是一本技术手册，更是一扇通往计算科学前沿的窗口。本书着力于揭示MATLAB在解决一系列高级数学概念和复杂力学挑战中的强大能力，通过详实的代码示例、深入的理论阐释和富有启发性的案例分析，带领读者循序渐进地掌握这些强大的工具与方法。 内容概述： 本书第三版在原有坚实基础上，进行了全面的更新与拓展，以反映MATLAB在科学计算领域的最新发展和在工程实践中的最新应用。我们将深入探讨一系列核心主题，这些主题构成了现代科学技术研究的基石。 高级数值方法与算法： 本书将详细介绍一系列高级数值方法，这些方法在求解工程和科学问题时不可或缺。我们将从基础的数值积分和微分方程求解入手，逐步深入到更复杂的领域，如： 非线性方程组的求解： 探讨牛顿法、割线法等迭代方法的原理及其在MATLAB中的实现，并分析其收敛性与稳定性。我们将通过诸如多体系统动力学、电路分析中的非线性模型等实际例子，展示如何利用MATLAB高效地解决复杂的非线性问题。 线性代数的高级应用： 除了基本的矩阵运算，本书还将深入探讨特征值分解、奇异值分解（SVD）、LU分解、QR分解等核心概念，并阐释它们在降维、数据分析、信号处理、结构工程中的关键作用。通过实际案例，如模态分析、主成分分析（PCA），展示MATLAB如何成为这些高级线性代数工具的强大载体。 优化技术： 涵盖单变量和多变量函数的优化，包括无约束优化（如梯度下降法、共轭梯度法、拟牛顿法）和约束优化（如拉格朗日乘子法、序列二次规划SQP）。我们将重点介绍MATLAB的优化工具箱，并通过实际问题，例如结构设计的最优化、参数估计等，演示如何利用这些工具找到问题的最优解。 插值与逼近： 深入探讨样条插值、多项式插值、有理函数逼近等方法，并分析它们的适用范围和精度。我们将重点关注MATLAB在处理离散数据、构建平滑函数模型方面的能力，例如在数据可视化、曲线拟合和信号重构中的应用。 连续与离散动态系统分析： 动态系统的建模、分析与仿真贯穿于许多工程学科。本书将为读者提供一套系统的框架来理解和处理这些系统。 常微分方程（ODEs）与偏微分方程（PDEs）的求解： 除了前面提到的数值积分方法，我们将重点关注MATLAB的ODE求解器（如 `ode45`, `ode15s`）和PDE求解器（如 PDE Toolbox）的应用。读者将学习如何构建和求解描述物理过程（如热传导、流体力学、机械振动）的微分方程模型。 系统辨识与模型降阶： 介绍如何从实验数据中辨识动态系统的模型，以及如何通过模型降阶技术简化复杂系统，提高仿真效率。MATLAB的系统辨识工具箱将在其中扮演重要角色。 状态空间方法： 深入理解状态空间表示法在描述和分析线性与非线性动态系统中的优势，包括可控性、可观性分析，以及PID控制器、LQR等设计方法。本书将展示如何利用MATLAB进行状态空间模型的构建、分析和控制器设计。 傅里叶分析与信号处理： 详细讲解离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）及其在信号分析、滤波、频谱估计中的应用。本书将通过信号去噪、频率成分分析等实例，展示MATLAB在信号处理领域的强大能力。 力学领域的MATLAB应用： 本书将精选一系列具有代表性的力学问题，展示MATLAB作为强大计算平台的应用潜力。 结构力学与有限元分析（FEA）： 介绍如何利用MATLAB进行杆件、梁、桁架等基本结构的力学分析。我们将探讨有限元方法的原理，并展示如何通过MATLAB实现简化的有限元模型，例如解决二维平面应力/应变问题。读者将了解MATLAB在网格生成、单元分析、刚度矩阵组装、载荷施加以及结果后处理等方面的应用。 材料力学与断裂力学： 应用MATLAB来分析材料的应力-应变关系、屈服准则、塑性变形以及裂纹扩展等。我们将探讨如何利用数值方法模拟材料在不同载荷下的行为，并进行断裂韧性等关键参数的评估。 流体力学与计算流体力学（CFD）： 介绍流体动力学基本方程（如纳维-斯托克斯方程）的数值求解方法，以及如何利用MATLAB进行流场模拟。本书将侧重于讲解基于网格的方法，如有限差分法和有限体积法，并演示如何处理边界条件和求解速度、压力等物理量。 振动力学与模态分析： 深入研究单自由度（SDOF）和多自由度（MDOF）系统的振动特性，包括固有频率、阻尼比和模态振型。本书将重点介绍如何利用MATLAB进行系统的自由振动分析、受迫振动分析以及模态分析，并展示其在机械故障诊断、结构减震设计中的应用。 控制系统设计与仿真： 涵盖经典控制理论与现代控制理论在MATLAB中的应用。我们将介绍如何利用MATLAB的控制系统工具箱进行传递函数建立、根轨迹分析、频率响应分析、PID控制器设计、状态反馈设计等。通过实际的系统仿真，读者将掌握如何设计和优化控制系统以达到期望的性能。 本书的特点： 理论与实践的完美结合： 本书强调理论的严谨性，但更注重将其转化为可执行的MATLAB代码。每章都包含大量的、经过精心设计的代码示例，这些示例清晰地展示了如何将抽象的数学概念和复杂的力学原理应用于实际计算。 循序渐进的学习路径： 本书内容编排合理，从基础概念出发，逐步深入到更高级的主题。即使是初次接触某些高级概念的读者，也能通过本书的引导，逐步建立起扎实的理解。 丰富的案例分析： 针对每个主题，本书都提供了贴近实际应用的案例分析，涵盖了工程、物理、计算科学等多个领域。这些案例不仅增强了理论的直观性，也为读者提供了解决现实世界问题的思路和方法。 MATLAB工具箱的深度应用： 本书充分利用MATLAB强大的工具箱，如 Symbolic Math Toolbox, Optimization Toolbox, Signal Processing Toolbox, Control System Toolbox, PDE Toolbox, Statistics and Machine Learning Toolbox 等，展示了如何高效地解决复杂问题。 面向未来的技能培养： 在当今快速发展的科学技术领域，熟练掌握计算工具和算法是不可或缺的。本书旨在培养读者独立分析问题、设计解决方案、并利用MATLAB实现这些方案的能力，为他们在学术研究或职业生涯中取得成功奠定坚实基础。 目标读者： 高等院校学生： 包括本科高年级学生、研究生和博士生，他们需要深入理解并应用高级数学和力学知识来完成课程作业、项目研究和毕业论文。 研究人员： 在物理学、工程学（机械、土木、航空航天、电子、化学等）、计算科学、应用数学等领域从事前沿研究的科学家，他们需要利用MATLAB进行理论建模、数值仿真和数据分析。 工程师与技术专家： 在工业界工作的工程师，需要利用MATLAB来解决实际工程问题，进行产品设计、性能优化、故障诊断和过程控制。 对科学计算感兴趣的爱好者： 任何希望深入了解MATLAB在解决复杂科学与工程问题中强大能力的人士。 《高级数学与力学应用：MATLAB第三版》不仅仅是一本教材，它更是一位值得信赖的伙伴，将陪伴您在计算科学的广阔天地中探索、创新，并最终实现卓越。本书致力于为您提供解决复杂问题的信心和能力，帮助您将理论知识转化为有价值的实际成果。

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我购入此书是希望能找到一本能将抽象的数学理论与具体的工程实践紧密结合的桥梁之作，然而，这本书的“应用”部分显得非常表层化。它列举了许多应用场景，如结构分析或流体动力学中的问题，但每当需要深入到物理模型的建立和恰当的数值方法选择时，作者总是急于跳到MATLAB代码的实现。这种“重代码、轻理论”的倾向，对于希望建立扎实数学物理直觉的读者来说是致命的缺陷。我更希望看到的是，针对一个具体的物理问题，如何从第一性原理出发，推导出适用的控制方程，然后选择合适的离散化方案，最后才是代码实现。这本书反过来做，代码成了最终目的，而数学原理沦为了代码的注释。这导致我在尝试解决一个稍微偏离书中例题的实际问题时，发现自己完全没有能力根据已有的知识结构进行推广和适应。

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这本书的定价与它提供的实际价值严重不符。考虑到它是一本“第三版”，我期望看到的是在市场竞争中经过时间检验、内容精炼且校对严谨的作品。然而，书中的错别字和数学符号的印刷错误多到令人发指的地步。我发现至少有三处关键的公式推导中存在明显的指数或下标的印刷错误，如果不是我非常熟悉该领域的知识，很可能就会被误导。这种缺乏基本编辑质量控制的行为，在学术出版物中是完全不可接受的。此外，书中的参考书目也显得陈旧，缺乏对近十五年来该领域涌现出的重要工作（尤其是在计算科学和高性能计算方面）的引用，这使得这本书在学术前沿性上大打折扣。它看起来更像是对十年前材料的简单修补，而非一次真正的、有价值的修订。

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这本书的排版和插图简直是一场灾难，感觉像是直接把早期版本的PDF扫描件拿来印刷的。内容上，虽然主题涵盖了从高等数学到力学应用的广泛领域，但作者的叙述方式却异常晦涩。对于初学者来说，许多关键概念的引入显得突兀且缺乏必要的背景铺垫。例如，在处理偏微分方程的数值解法部分，作者直接跃入了复杂的有限差分公式，完全没有解释这些方法的几何意义或误差分析的直观来源。我花了大量时间去查阅其他参考书来理解书中的某些步骤，这极大地减慢了我的学习进度。MATLAB代码的示例虽然存在，但很多时候它们冗长且效率低下，缺乏现代编程的最佳实践。我尝试运行其中一些复杂的模拟脚本，发现它们要么运行缓慢，要么在特定的边界条件下会崩溃，这让我不禁怀疑作者是否真的对这些代码进行了充分的测试。这本书更像是一本研究人员的内部笔记合集，而不是一本面向教学的教材。

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这本书的第三版在试图更新内容时，反而显得有些力不从心。它试图融合最新的计算工具，但其基础理论部分的讲解仍然停留在几十年前的教学范式中，显得陈旧而脱节。例如，在介绍现代优化算法时，书里花了大量的篇幅讨论早期的牛顿法及其变体，而对于更具实际应用价值的拟牛顿法或者启发式算法的介绍却浅尝辄止，很多关键的收敛性讨论也只是蜻蜓点水。最令人失望的是，它对符号计算工具的集成处理得非常糟糕。MATLAB的符号工具箱功能强大，但作者似乎更偏爱手动推导和数值近似，这使得本书在处理那些需要精确代数操作的工程问题时，显得力不从心。如果我想要一本能够展示如何利用现代计算软件进行高效、精确分析的书，这本书显然不是理想的选择。它的价值更多地体现在对经典解析方法的机械罗列上，而非前沿计算方法的系统整合。

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这本书的语言风格极其枯燥，阅读体验堪称折磨。作者似乎完全没有意识到，即使是面对严肃的数学和力学主题，清晰、富有逻辑的叙事结构也能极大地提升读者的接受度。句子结构复杂冗长，专业术语的堆砌使得初读时几乎每句话都需要反复揣摩。我不得不承认，作为一本参考书，它可能包含了大量的信息点，但信息的组织方式如同一个没有索引的图书馆。章节之间的衔接生硬，很多本应在前面介绍的基本概念，却被零散地散布在后续章节的脚注或附录中。如果要用一个词来形容这本书的阅读体验，那就是“晦涩难懂”。它要求读者本身就具备极高的专业背景和极大的耐心才能从中受益，对于那些寻求指导和清晰解释的自学者而言，这无疑是一个巨大的障碍。

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