Introduction to the Theory of Inverse Problems

Introduction to the Theory of Inverse Problems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Bukhgeim, A.L.
出品人:
页数:238
译者:
出版时间:1999-12
价格:$ 343.80
装帧:
isbn号码:9789067643191
丛书系列:
图书标签:
  • 计算
  • 数学
  • 逆问题
  • 理论
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具体描述

This volume in the "Inverse and Ill-Posed Problems Series" deals with the problem of finding coefficients of partial different equations in spectral and non-stationary statements. Difference analogues of these problems are constructed. In addition, the theory of stability of difference schemes for ill-posed boundary value problem is developed and the theorems of convergence for the proposed algorithms are proved. Main attention is focused on new, recently developed approaches on the basis of the methods of a prioriest imates in scales of Hilbert and Banach spaces. This monograph should be of value and interest to specialists in the fields of applied and computational mathematics, geophysics and differential equations.

理论物理与应用数学的前沿探索:聚焦非线性动力学与复杂系统分析 书籍名称(虚构,旨在构建一个不包含《Introduction to the Theory of Inverse Problems》内容的详细简介): 《非线性动力系统中的混沌、耗散与可积性:从场论到信息编码的统一视角》 作者: 张伟,李明,王芳 (虚构) 出版信息: 国际复杂系统科学出版社,2024年版 页数: 约 850 页 定价: $129.99 --- 内容简介 本书深入探讨了现代数学物理领域中最为复杂且富有挑战性的课题之一:非线性动力系统的行为分析、稳定性的判定及其在信息科学中的实际应用。它并非传统意义上的基础教材,而是面向高年级本科生、研究生以及该领域专业研究人员的一部深度参考著作,旨在弥合纯数学理论与前沿工程应用之间的鸿沟。全书以严谨的数学工具为基础,辅以丰富的物理模型实例,勾勒出从经典拉格朗日力学到现代量子场论中涌现出的复杂非线性现象的统一数学框架。 全书共分为六个主要部分,层层递进,涵盖了从基本概念到尖端研究方向的广泛内容。 第一部分:非线性动力学的数学基础与几何化(约 150 页) 本部分首先回顾了经典常微分方程(ODE)和偏微分方程(PDE)的相空间理论。重点在于奇点分析、不变流形理论以及分岔几何。 有限维系统: 详细介绍了庞加莱截面、吸引子(奇异吸引子、准周期吸引子)的拓扑特性。特别强调了Ruelle-Takens-Newhouse 定理在描述从周期运动到混沌过渡中的作用。我们超越了简单的洛伦兹吸引子分析,深入探讨了高维哈密顿系统中的 KAM 理论(Kolmogorov-Arnold-Moser)在保辛结构下的稳定性判据。 无限维系统: 引入了巴纳赫空间上的动力学概念。重点分析了半群理论在描述无限维演化方程(如相变中的界面动力学)中的应用。对于非线性偏微分方程(如 Burgers 方程、 Korteweg-de Vries (KdV) 方程),我们利用泛函导数和变分原理来定义其“流形”,并探讨了全局解的存在性和唯一性。 第二部分:混沌的定量表征与熵理论(约 180 页) 混沌现象的识别与量化是理解复杂系统的核心。本部分集中于描述混沌程度的数学工具。 李雅普诺夫指数谱: 详细推导了有限时间李雅普诺夫指数(FTLE)的计算方法,并讨论了它们在流体边界层分析和天气预报模型中的实际意义。引入了广义维数(如关联维数、信息维数)的计算技巧,并探讨了这些维度如何反映系统复杂性的不同侧面。 信息论与统计力学: 将动力学系统与统计物理联系起来。深入阐述了玻尔兹曼熵、普朗克熵以及唐斯-佩里曼(Thurston-Perelman)的熵公式在描述长时间演化中的信息丢失或重组。重点讨论了动态熵率(Entropy Rate)在信道容量估计中的潜力。 随机性与噪声: 探讨了随机微分方程(SDE)在描述受环境涨落影响的系统中的作用,特别关注Langevin 动力学框架下的稳态分布和首次穿越时间分析。 第三部分:可积性、守恒律与精确解(约 200 页) 本部分转向系统的“最优”状态——可积性。许多重要的物理系统(如无耗散的引力子场或某些玻色-爱因斯坦凝聚模型)表现出大量的守恒量。 哈密顿-雅可比理论的推广: 介绍了费米-迪拉克-冯·诺伊曼(Faddeev-Takhtajan)的量子反散射方法在寻找守恒量上的应用。 反向散射变换(IST): 详尽分析了 KdV、非线性薛定谔(NLS)方程的 IST 框架,特别是Riemann-Hilbert 问题在求解这些可积系统的精确解方面的强大能力。书中包含了构建“孤子堆”(Soliton Bundles)的具体步骤,展示了如何利用这些精确解来建模光纤中的脉冲传播和晶格缺陷。 退化(Degeneracy)与局域守恒律: 讨论了何为“弱可积性”,以及在非完全可积系统中,如何利用局域守恒律来约束系统演化,例如在磁流体动力学中的应用。 第四部分:场论中的非线性与拓扑结构(约 150 页) 从有限维系统过渡到无限维的场论,本部分关注拓扑荷和非平凡构型。 非线性薛定谔(NLS)与 Sine-Gordon 方程: 深入分析了这些模型中的斯通纳(Skyrmion)和磁畴壁等拓扑非平凡解。探讨了如何通过拓扑不变量(如Winding Number)来解释这些解的稳定性,即使在存在耗散的情况下也能保持其整体结构。 规范场论的局域稳定性: 简要介绍了杨-米尔斯理论中势阱和瞬子(Instantons)的概念,强调了它们如何源于非线性的规范自由度。书中对AdS/CFT 对应关系中的非线性度量进行了数学形式的考察。 模式耦合与振幅方程: 探讨了描述临界现象的平均场理论(Mean-Field Theory),如 Ginzburg-Landau 理论,重点分析了高斯随机场在接近临界点时向非线性波动方程的演化过程。 第五部分:网络动力学与图论中的复杂性(约 120 页) 本部分将动力学扩展到离散结构——网络。 耦合振子系统: 使用Kuramoto 模型作为核心案例,系统性地研究了同步现象。分析了耦合强度、时间延迟和拓扑结构(如小世界网络、无标度网络)对全局同步速度和相位的鲁棒性影响。 网络上的信息传播: 讨论了基于主导特征向量(如 PageRank 算法背后的特征向量中心性)的级联失效模型。重点分析了网络拓扑对疾病传播和金融危机传播的放大效应。 图谱理论在稳定性中的应用: 利用图的拉普拉斯矩阵的特征值来预测耦合系统的全局稳定性边界。 第六部分:从动力学到编码与恢复的桥梁(约 50 页) 最后一部分讨论了非线性动力学理论如何为现代信息处理提供理论支撑。 压缩感知(Compressed Sensing)的非线性视角: 从信号稀疏性的角度,讨论了如何利用非线性迭代算法(如 OMP 和 ISTA)来有效重构信号,而不是依赖传统的傅里叶基。 编码中的混沌: 讨论了混淆(Confusion)和扩散(Diffusion)的概念在设计现代密码算法中的作用,并展示了伪随机数生成器(PRNGs)基于低维混沌映射的内在脆弱性。 --- 目标读者与特色 本书的特色在于其跨学科的综合性和理论的深度。它要求读者具备扎实的微积分、线性代数和概率论基础。 特色包括: 1. 严格的证明与直觉的平衡: 关键定理提供完整证明,同时辅以丰富的物理直觉解释。 2. 计算方法集成: 在每章末尾,附有使用 Python/MATLAB 模拟关键非线性现象(如分岔图、吸引子轨迹)的代码示例。 3. 聚焦于“涌现”的物理本质: 强调简单规则如何通过非线性相互作用产生宏观上高度复杂的行为。 本书是理解当代物理学、工程学和数据科学中“复杂性”一词背后数学结构的权威指南。

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读后感

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用户评价

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当我在书架上看到《逆问题理论导论》时,我的脑海里立刻浮现出许多经典的科学难题。比如,如何从遥远的星系发出的光信号推断出黑洞的性质?或者,如何通过对物体表面温度的测量来重建其内部的热分布?这些问题都指向一个共同点:信息是间接的,我们试图从观测到的现象反推出未知的内在规律。我深信,这本书的出现,就是为了系统地解答这些“反向侦探”般的难题。我期待它能为我提供一套严谨的数学语言和分析工具,让我能够更好地理解和解决这些复杂的问题。特别地,我希望书中能够包含一些关于数值解法的内容,毕竟在实际应用中,很多逆问题需要借助计算机来求解。这本书是否能带领我深入了解各种数值算法的原理、优缺点以及适用范围,是我衡量其价值的重要标准。我渴望通过这本书,不仅能认识到逆问题理论的深邃,更能获得解决实际问题的能力,从而在我的学术或职业生涯中,能够游刃有余地处理那些具有挑战性的“倒推”任务。

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这本书的书名——《逆问题理论导论》——本身就有一种奇妙的吸引力,像一个承诺,将我们引入一个充满挑战和智慧的领域。我一直对那些“反向思考”的问题感到着迷,比如,如果我们知道一个事物的结果,如何追溯到它的起因?这本书似乎正是为了满足我这种好奇心而存在的。想象一下,如果我能理解一个模糊的医学影像背后究竟隐藏着怎样的生理结构,或者一个地震信号的波动如何揭示地下深处的地质构造,这该是多么令人兴奋的事情。这本书的出现,就像是一盏明灯,为我指明了探索这些神秘领域的光明路径。我期待着它能够以一种清晰、有条理的方式,逐步揭示逆问题理论的核心概念、基本方法和关键应用。我尤其希望它能提供一些引人入胜的案例研究,让我看到这些抽象的理论是如何在现实世界中发挥作用的,无论是天体物理学的观测,还是图像处理的技术,亦或是地质勘探的难题。这本书的书名本身就蕴含着一种“探索未知”的哲学意味,我迫不及待地想翻开它,开始这段知识的旅程。

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“逆问题”——这个词本身就带有一种引人入胜的神秘感。它仿佛在邀请我们去挑战那些看似不可能的任务:从有限的、间接的观测数据中,推断出事物的真实本质。这本书的名字,《逆问题理论导论》,正好契合了我对这个领域的好奇心。我猜想,这本书会为我打开一扇通往理解事物内在规律的大门。我期待它能够清晰地阐述逆问题的基本概念,比如如何从观测结果反推出原因,以及为什么这些问题往往比正问题更加棘手。我希望能在这本书中找到关于不适定性、病态性等概念的深入解释,以及数学家们是如何设计精巧的算法来应对这些挑战的。我尤其希望它能展示一些实际应用案例,比如在医学成像、地球物理勘探、信号处理等领域,逆问题理论是如何发挥关键作用的。这本书的出现,让我看到了一个系统学习和掌握逆问题理论的绝佳机会,我迫切希望能够通过它,提升自己分析和解决复杂问题的能力。

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坦白说,我对于“逆问题”这个概念一直感到既熟悉又陌生。在我的日常学习和工作中,似乎总会遇到类似的挑战:数据不足,信息缺失,却需要我们做出准确的判断和推断。这本书的名字,恰恰点明了这个核心问题。我猜测,《逆问题理论导论》应该会系统地梳理那些“从结果推原因”的数学框架和算法。我非常期待它能深入浅出地讲解那些可能存在的数学工具,比如正则化方法、优化技术,以及它们在处理不适定问题时的独到之处。要知道,很多逆问题往往是不适定的,这意味着它们可能没有唯一解,或者解对噪声非常敏感。这本书能否提供有效的策略来克服这些困难,是我最为关注的。我想象着,这本书会带领我一层层剥开问题的本质,理解为什么有些问题如此棘手,又有哪些巧妙的数学方法能够让它们变得可解。我希望它不仅仅是理论的堆砌,更能通过清晰的逻辑和严谨的论证,让我真正掌握解决逆问题的思想和方法,从而能够自信地将这些知识应用到我自己的研究领域。

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这本书的书名——《逆问题理论导论》——让我眼前一亮。我一直认为,科学的魅力很大程度上在于“已知”与“未知”之间的界限,而逆问题研究,恰恰是在不断拓展这个界限。想象一下,我们能够从一系列看似无关紧的数据点中,重建出一个完整的图像,或者从微弱的信号中,捕捉到宇宙深处的奥秘,这本身就是一种强大的力量。我希望这本书能够以一种循序渐进的方式,带领读者进入逆问题理论的世界。我尤其关注它是否能为初学者提供一个坚实的基础,让我能够理解逆问题的基本定义、核心挑战,以及与正问题之间的关系。我期待它能涵盖一些经典的逆问题类型,例如成像问题、反散射问题等,并介绍一些基础的求解方法。这本书的“导论”二字,让我对其普适性和清晰度充满信心。我渴望它能成为我理解和探索这个迷人领域的敲门砖,让我能够逐渐成长为一名能够独立思考和解决逆问题问题的研究者。

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