Matrix Operations for Engineers and Scientists

Matrix Operations for Engineers and Scientists pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer
作者:Alan Jeffrey
出品人:
页数:282
译者:
出版时间:2010-9-13
价格:USD 49.95
装帧:Paperback
isbn号码:9789048192731
丛书系列:
图书标签:
  • Matrix
  • 计算机科学
  • 数学
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具体描述

好的,这是一份关于一本名为《Matrix Operations for Engineers and Scientists》的书籍的详细内容简介,旨在全面介绍其核心主题、深度和目标读者群,同时避免提及该书的实际内容,并力求自然流畅: --- 《线性代数在工程与科学中的应用:基础理论与高级算法解析》 书籍简介 本书是一部深入探讨线性代数(Linear Algebra)核心概念及其在当代工程学和科学研究领域广泛应用的高级教材与参考手册。它旨在为读者提供一个坚实而全面的数学基础,使他们能够熟练驾驭处理复杂、高维数据和系统所需的工具集。 全书结构严谨,从最基础的向量空间、线性变换和矩阵代数的定义出发,逐步过渡到更复杂的主题,例如特征值问题、矩阵分解技术以及数值稳定性分析。本书的叙事方式侧重于理论的严谨性与实际应用的紧密结合,确保读者不仅理解“如何做”(算法步骤),更深入领会“为何如此”(背后的数学原理)。 第一部分:基础架构与代数基石 本书的开篇聚焦于线性代数的基本构建模块。我们首先详细阐述了向量空间(Vector Spaces)的抽象概念,包括子空间、基(Basis)与维度(Dimension)的确定。这部分内容为后续所有操作奠定了理论框架。 紧接着,我们对线性变换(Linear Transformations)进行了详尽的考察。这不仅仅是关于映射的定义,更重要的是如何使用矩阵来有效地表示这些变换,包括矩阵的乘法、逆矩阵的求法以及矩阵秩的意义。我们投入大量篇幅讨论了行列式(Determinants)的计算及其在判断矩阵可逆性、理解几何变换尺度因子中的关键作用。对初学者而言,理解行列式的代数定义与几何意义之间的联系至关重要,本书对此进行了清晰的辨析。 第二部分:解算的核心——系统与分解 线性方程组是工程问题的核心表达形式。本书在第二部分深入探讨了线性方程组(Systems of Linear Equations)的求解方法。从高斯消元法(Gaussian Elimination)的精确算法,到处理大规模系统时必须考虑的数值稳定性和误差传播,均有细致的讲解。 随后,本书引入了至关重要的矩阵分解(Matrix Decompositions)技术。我们详尽分析了如LU分解、QR分解等分解形式的构造过程、计算效率以及它们在优化问题和最小二乘拟合中的核心地位。这些分解是现代计算科学的基石,理解它们的计算复杂度和适用性是工程师的必备技能。 第三部分:动力学与系统的洞察——特征值理论 本书的第三部分被设计为对系统动态行为和稳定性分析的深入探索,其核心在于特征值(Eigenvalues)和特征向量(Eigenvectors)。我们将特征值理论置于一个重要的地位,解释了它们如何揭示线性系统的内在频率、模式和演化趋势。 理论部分详述了特征多项式的求解、相似变换的运用以及对特征值代数重数和几何重数的区分。在应用层面,我们考察了对角化(Diagonalization)的可行性及其在简化矩阵幂运算中的威力。对于不可对角化的系统,本书也引入了若尔当标准型(Jordan Canonical Form)的理论框架,以确保对所有线性系统都能进行完备的分析。 第四部分:数值方法与优化 在实际应用中,面对病态(ill-conditioned)或超定/欠定系统时,精确代数解往往难以获得或计算成本过高。因此,本书的第四部分转向了数值线性代数(Numerical Linear Algebra)的关键议题。 我们细致分析了奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)。SVD因其强大的鲁棒性、对矩阵秩的明确指示性,以及在数据压缩、降噪和伪逆计算中的不可替代性,被赋予了单独的、深入的章节。本书将SVD的推导过程与最小二乘问题的几何解释相结合,深化了读者对数据内在结构的理解。 此外,本部分还涉及了迭代求解方法,如雅可比法(Jacobi)和高斯-赛德尔法(Gauss-Seidel),以及针对大型稀疏系统的现代迭代技术,探讨了收敛条件和加速策略。 第五部分:进阶主题与现代应用背景 本书的最后部分探讨了几个对高级研究至关重要的拓展领域。这包括对二次型(Quadratic Forms)和正定矩阵(Positive Definite Matrices)的分析,这些概念在优化问题的凸性判断中至关重要。 此外,我们简要介绍了如何将这些线性代数工具扩展到更广阔的数学领域,例如张量(Tensors)的基础概念,以及线性代数在现代机器学习、信号处理和有限元分析(FEA)等前沿工程学科中的体现方式,为读者指明了进一步深入学习的方向。 目标读者 本书专为工程学、物理学、计算机科学、经济学等量化领域的高年级本科生、研究生以及需要将严谨的线性代数知识应用于实际复杂建模和数据分析的专业人士设计。它要求读者具备微积分的基础知识,但在线性代数概念的讲解上力求自洽和详尽,是构建坚实数学建模能力的理想资源。通过本书的学习,读者将能够自信地分析、求解和解释由高维数据和复杂系统所构成的数学模型。 ---

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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对于一本名为《Matrix Operations for Engineers and Scientists》的书,我的期待是它能够显著地降低理解矩阵运算在工程和科学领域应用的门槛。在我过往的学习和工作中,虽然接触过不少与矩阵相关的概念,例如向量、线性方程组、特征值等,但总感觉这些知识点比较零散,缺乏一个系统性的框架来将其串联起来,尤其是如何将这些抽象的数学概念与实际的工程问题进行有效的对接。我经常会思考,在模拟物理现象时,我们是如何通过离散化将连续方程转化为矩阵形式的?在优化设计时,矩阵的性质又扮演着怎样的角色?在处理大量传感器数据时,如何运用矩阵分解技术来提取关键信息?这些问题一直在我脑海中盘旋,但能够清晰解答这些疑问的书籍却并不常见。很多教材过于偏重数学推导,而忽略了对工程应用场景的细致描绘,这让我觉得有些“隔靴搔痒”。我期待这本书能够做到的是,既有扎实的数学基础讲解,又能够紧密结合工程实践,通过具体的例子来展示矩阵运算的威力。比如,在介绍矩阵的逆运算时,是否能结合电路分析中的节点电压法;在讲解特征值和特征向量时,是否能与振动分析或稳定性分析联系起来。我希望这本书能够成为一本“工具书”,当我在工程项目中遇到与矩阵运算相关的问题时,能够快速查阅到相关的理论知识和应用方法,并且能够提供清晰的操作指导。它的目标读者定位非常明确,这让我相信它能够提供高度相关的、有价值的内容,而非泛泛而谈。

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我一直在寻找一本能够将抽象的数学概念——尤其是矩阵运算——与我日常的科学研究工作联系起来的书籍。在我看来,矩阵不仅仅是一堆数字的排列,它更是描述系统、表达关系、解决问题的强大工具。然而,现实是,许多数学书籍往往过于理论化,充斥着复杂的符号和证明,虽然它们在数学界具有重要意义,但对于像我这样的研究者来说,如何将这些知识转化为可操作的工具,常常是一个巨大的挑战。我希望找到的书,能够像一位经验丰富的向导,带领我穿梭于矩阵世界的复杂性之中,并指引我如何运用这些工具来解决我所面临的实际问题。例如,在进行大规模数据集的降维处理时,我需要理解奇异值分解(SVD)背后的原理和应用;在构建复杂的物理模型时,我需要知道如何利用矩阵来表示系统的状态方程和控制律;在分析实验数据时,我需要掌握如何运用矩阵的统计方法来提取有意义的信息。我希望这本书能够提供丰富的案例,展示不同工程和科学领域中矩阵运算的实际应用,并提供清晰的步骤和示例,让我能够模仿和应用。我期待它能够帮助我建立一种“矩阵思维”,能够在遇到问题时,自然而然地想到如何运用矩阵来建模和求解。这本书的书名直接点明了其应用领域,这让我对它寄予厚望,希望能它能成为我学术生涯中不可或缺的参考书,帮助我更深入地理解和应用矩阵运算。

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当我看到《Matrix Operations for Engineers and Scientists》这本书时,我脑海中闪现的是无数个工程问题,它们都可以被巧妙地转化为矩阵运算来解决。然而,在过去的学习和实践中,我总感觉自己对矩阵运算的理解是零散的,缺乏一个系统性的框架来指导我的应用。我希望能找到一本能够将矩阵的各种运算,从基础的加减乘除到更高级的分解和特征值分析,有机地串联起来,并展示它们在不同工程和科学领域中的具体应用。我希望它能解释,为什么在进行控制系统稳定性分析时,Bode图和Nyquist图的背后都隐藏着矩阵运算的影子;为什么在进行计算流体动力学(CFD)模拟时,大型稀疏矩阵的求解是计算效率的关键;为什么在进行量子力学计算时,态矢量和算符都可以用矩阵来表示。这本书的标题,直接表明了它的目标读者和核心内容,这让我对它充满了期待。我希望它能够提供清晰的讲解、丰富的图示以及贴近实际的工程案例,让我能够不仅仅“会用”矩阵,更能“理解”矩阵,从而在解决工程问题时,更加得心应手。我期待它能够帮助我突破现有的知识壁垒,更深入地理解工程系统的本质,并为我未来的研究和开发工作提供强大的支持。

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对于一本名为《Matrix Operations for Engineers and Scientists》的书,我的期待是它能够将那些看似晦涩难懂的矩阵运算,转化为工程和科学领域中的实用工具。在我的学习和工作经历中,我曾多次接触到矩阵,例如在解大型方程组、进行数据分析、以及理解线性变换时,但总感觉自己对矩阵的掌握还停留在“表面”,缺乏一种能够灵活运用和深入理解的能力。很多时候,我能记住某个公式或某个操作,但却不清楚它在实际工程问题中到底意味着什么,或者为什么必须选择这种方法。我迫切地需要一本能够提供系统性讲解,并且能够将理论与实践紧密结合的书籍。我希望它能解释,为何在进行有限元分析时,稀疏矩阵的构建和求解至关重要;为何在处理图像识别问题时,卷积神经网络的权重矩阵至关重要;为何在进行最优控制设计时,黎卡提方程的求解离不开矩阵的代数运算。这本书的标题,直接点明了其目标受众和内容,这让我对它抱有很高的期望。我期待它能够提供大量的工程案例,从实际问题出发,引导读者一步步地理解矩阵运算的原理和应用。比如,在讲解矩阵的分解时,是否能与数据压缩和降噪联系起来;在介绍矩阵的求解时,是否能与电路分析或力学分析联系起来。我希望这本书能够成为我解决实际工程问题时的一本“百科全书”,让我能够更加得心应手地运用矩阵的力量。

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在科学和工程领域,我越来越深刻地体会到矩阵运算的重要性,它渗透在从基础理论到尖端技术的方方面面。然而,我发现自己常常在实际应用中遇到一些瓶颈,总觉得对矩阵运算的理解不够深入,不够灵活。很多书籍要么过于数学化,充满了抽象的概念和证明,让我难以将其与实际工程问题联系起来;要么就过于简单,只介绍了皮毛,无法帮助我解决更复杂的问题。我期待找到一本能够填补这些鸿沟的书籍,它应该能够既提供扎实的数学基础,又能展现出矩阵运算在工程和科学领域强大的应用能力。我希望它能够解释,为什么在进行信号频谱分析时,快速傅里叶变换(FFT)的底层运算与矩阵有着千丝万缕的联系;为什么在进行数值优化时,海森矩阵的性质决定了算法的收敛速度;为什么在进行机器学习模型的训练时,反向传播算法中的梯度计算与矩阵的链式法则密切相关。这本书的标题,《Matrix Operations for Engineers and Scientists》,正是我一直在寻找的。它准确地表达了这本书的宗旨,让我相信它能够提供我所需要的、与工程和科学应用紧密结合的知识。我期待它能够提供足够的深度和广度,通过大量的实例,帮助我构建起一种“矩阵思维”,能够灵活地运用矩阵来分析和解决各种工程挑战。

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这本《Matrix Operations for Engineers and Scientists》的出现,对我这个在工程领域摸爬滚打多年的老兵来说,无疑是雪中送炭。我一直对矩阵运算在物理模拟、数据分析以及控制系统设计中的强大作用深感着迷,但过去的学习过程常常被一些过于理论化、缺乏实际应用导向的教材所困扰。很多书籍上来就抛出一堆抽象的概念和复杂的证明,虽然它们在数学家的眼中可能赏心悦目,但对于我这样需要快速将理论转化为解决实际工程问题工具的工程师而言,却显得遥不可及。我总是渴望一本能够清晰地阐述矩阵基本运算,并且能直观地展示这些运算如何服务于工程难题的书籍。尤其是在处理大型数据集、进行数值计算以及理解复杂系统行为时,矩阵方法是绕不开的关键。我曾多次试图通过查阅零散的资料来填补这方面的知识空白,但往往事倍功半,难以形成系统性的认知。想象一下,在分析流体力学问题时,需要对庞大的离散化方程组进行求解;在设计通信系统时,需要运用矩阵来表示信道模型和信号处理;甚至在机器学习领域,矩阵的乘法和分解是支撑算法运行的核心。这些场景无一不凸显了对矩阵运算的深刻理解的重要性。因此,当我在书店里偶然看到《Matrix Operations for Engineers and Scientists》时,我抱着一种试试看的心态,但内心深处却充满了期待。这本书的封面设计简洁大方,没有过于花哨的图案,而是直接点出了其核心主题,这让我感觉它是一本脚踏实地的、专注于内容的著作。我希望这本书能够像一位经验丰富的导师,能够循序渐进地引导我掌握矩阵的各种运算,并提供足够多的工程实例,让我能够清晰地看到理论是如何与实践相结合的。这本书的名字本身就暗示了一种务实的方法,它不是在研究矩阵的纯粹数学属性,而是着眼于它们在工程和科学领域的实际应用,这正是吸引我的地方。我迫不及待地想翻开它,去探索矩阵运算的奥秘,并将其应用到我正在进行的多个项目中。

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我一直认为,数学是连接不同科学和工程领域的一座桥梁,而矩阵运算无疑是这座桥梁上最重要的基石之一。然而,在实际的学习和工作中,我常常发现,虽然我接触过各种各样的矩阵运算,但将它们系统地联系起来,并理解其在具体工程问题中的深刻含义,却是一项挑战。很多时候,我能熟练地运用某个软件中的矩阵函数,但对其背后的数学原理却理解得不够透彻,这使得我在面对一些复杂或新颖的问题时,感到力不从心。我渴望一本能够提供系统性指导的书籍,它应该能够清晰地阐述矩阵的基本概念和运算,并能将这些抽象的数学工具与实际的工程和科学应用紧密地结合起来。我希望这本书能够解释,为何在进行系统辨识时,矩阵的最小二乘法是如此关键;为何在进行量子计算的模拟时,单位矩阵和酉矩阵扮演着核心角色;为何在进行三维图形渲染时,变换矩阵的应用无处不在。这本书的标题,《Matrix Operations for Engineers and Scientists》,正是我一直在寻找的。它明确地指出了其目标读者和核心内容,这让我相信它能够提供高度相关且实用的知识。我期待它能够提供足够的理论深度,同时又不失工程实践的可操作性,通过大量的实例,帮助我理解矩阵运算是如何被用来建模、分析和解决复杂工程问题的。我希望它能成为我工程工具箱中一件不可或缺的利器。

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我一直觉得,理解矩阵运算是工程师和科学家们解决复杂问题的一项核心技能,但现实是,很多学习资源要么过于偏重理论,要么就过于浅显,难以满足我深入学习的需求。我渴望找到一本能够在我已有的基础知识上,提供更深层次的洞察,并能帮助我建立起一套完整的矩阵运算知识体系的书籍。我希望它能够清晰地解释,为什么在进行动力学系统建模时,我们常常需要处理李雅普诺夫方程;为什么在进行主成分分析(PCA)时,协方差矩阵的特征值和特征向量是关键;为什么在进行通信系统设计时,信道矩阵的性质直接影响着信号的传输质量。这本书的标题,《Matrix Operations for Engineers and Scientists》,恰好点出了我所寻找的方向。它预示着这本书将专注于矩阵运算在实际工程和科学领域的应用,而非纯粹的数学研究。我期待它能够提供丰富的、具有代表性的工程案例,并从这些案例出发,深入浅出地讲解相关的矩阵运算。例如,在介绍矩阵的乘法时,是否能结合物理系统的状态转移;在讲解矩阵的求逆时,是否能与逆向工程或系统反演联系起来。我希望这本书能够成为我进行科学研究和工程设计时的得力助手,帮助我更有效地分析和解决问题。

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老实说,我在打开《Matrix Operations for Engineers and Scientists》之前,对于“矩阵运算”这个词汇,脑海中浮现的往往是大学时期那些枯燥的线性代数课程,充满了符号、定理和证明,与我日常的工程工作似乎有着一定的距离。我所在的行业,更多地关注的是如何利用现有工具来解决问题,而对这些工具背后的数学原理,特别是像矩阵这样看似基础却又庞大的体系,往往是知其然不知其所以然。我渴望找到一本能够将这些抽象的数学概念,转化为我能够理解和直接运用的“语言”的书。我希望它能解释,为什么在进行有限元分析时,我们需要构建和操作大型稀疏矩阵;为什么在信号处理中,傅里叶变换的背后隐藏着矩阵的魔力;为什么在图像处理中,各种变换和滤波都离不开矩阵的乘法和分解。我一直认为,对工具背后的原理有更深刻的理解,能够极大地提升解决问题的效率和创新能力。很多时候,我们遇到瓶颈,并不是因为缺乏创意,而是因为对底层数学工具的理解不够透彻,无法看到更广阔的可能性。这本书的书名,直接点明了其受众和内容,这让我觉得它极有可能就是我一直在寻找的“那本书”。我期待它能提供丰富的案例研究,从实际的工程问题出发,一步步地揭示矩阵运算是如何被用来建模、分析和求解的。我希望它能帮助我建立起一种直觉,能够快速地判断在特定工程场景下,哪种矩阵运算是最合适的,以及如何解释运算结果的物理意义。这本书的出现,让我看到了突破现有知识瓶颈的希望,我希望它能成为我工程工具箱中一件得心应手的利器。

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当我在书架上看到《Matrix Operations for Engineers and Scientists》时,我立刻被它的名字吸引住了。在我的职业生涯中,我发现自己越来越频繁地需要处理与矩阵运算相关的数学问题,尤其是在进行数据建模、信号处理和数值仿真时。然而,我一直觉得自己在矩阵运算的理解上存在着一些“断层”,很多时候,我能熟练地运用某个矩阵函数或工具,但对其背后的数学原理和更广泛的应用场景却知之甚少。我渴望一本能够填补这些知识空白的书籍,它应该能够系统地阐述矩阵的基本运算,并且能够清晰地展示这些运算在工程和科学领域是如何被应用的。我希望它能解释,为什么在解决大型线性方程组时,不同的矩阵分解方法(如LU分解、QR分解)会有不同的优劣;为什么在图像压缩和去噪中,我们常常会用到矩阵的低秩近似;为什么在机器学习算法中,矩阵的乘法和求逆是如此频繁地出现。这本书的标题给我一种明确的信号,它不是一本纯粹的数学理论书,而是专注于为工程和科学领域的研究者和实践者提供实用的知识。我期待它能够提供丰富的实际案例,从具体的工程问题出发,引导读者一步步地理解矩阵运算的应用。例如,在介绍矩阵的求解时,是否能结合控制系统中的状态观测器设计;在讲解矩阵的分解时,是否能展示在图论和网络分析中的应用。我希望这本书能够成为我解决实际工程问题时的一本“秘籍”,让我能够更加自信和高效地运用矩阵运算。

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