数值分析与算法

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出版者:
作者:喻文健
出品人:
页数:346
译者:
出版时间:2012-1
价格:35.00元
装帧:
isbn号码:9787302266457
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
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具体描述

《数值分析与算法》是针对“数值分析”、“计算方法”、“数值分析与算法”等课程编写的教材,主要面向理工科大学信息科学与技术各专业以及信息与计算科学专业的本科生,《数值分析与算法》内容包括数值计算基础、非线性方程的数值解法、线性方程组的直接解法与迭代解法、矩阵特征值与特征向量的计算、数值逼近与插值、数值积分方法、常微分方程初值问题的解法以及数值算法与应用的知识,《数值分析与算法》涵盖了数值分析、矩阵计算领域最基本、最常用的一些知识与方法,在算法及应用方面增加了一些较新的内容,在叙述上既注重理论的严谨性,又强调方法的应用背景、算法设计以及不同方法的对比,每章配备了应用实例、算法背后的历史、评述等子栏目,书末附有术语索引,对常用算法给出了简明的算法伪码描述,在附录中还包括了MATLAB软件的简介,便于读者进行上机编程实验。

《数值分析与算法》适合作为高年级本科生或研究生的教材,也可供从事科学与工程计算的科研人员参考。

《数值分析与算法》是一本旨在帮助读者深入理解科学计算核心原理的专著。本书并非直接呈现某特定领域的应用教程,而是着重于构建坚实的理论基础,为读者在各个需要数值方法解决问题的领域打下坚实根基。 核心内容概述: 本书围绕数值分析这一学科展开,其核心在于研究如何用近似的数值方法来解决那些理论上存在解但难以精确求解或完全无法求解的问题。这通常涉及到对数学模型进行离散化,并通过一系列算法实现。因此,本书在介绍理论的同时,会深入剖析算法的设计思路、实现细节及其潜在的误差分析。 数学基础的严谨铺垫: 在深入探讨具体数值方法之前,本书会为读者复习并巩固必要的数学基础。这包括但不限于: 误差理论: 任何数值计算都不可避免地伴随着误差。本书将系统地介绍不同类型的误差,如截断误差(由近似方法引起)和舍入误差(由有限的计算机精度引起),并教授读者如何量化和控制这些误差。理解误差的来源和传播机制是掌握数值计算稳健性的关键。 线性代数基础: 线性方程组的求解、特征值与特征向量的计算是许多数值分析问题中的核心环节。本书将回顾矩阵的性质、向量空间的概念,并为后续介绍的求解算法奠定理论基础。 微积分与微分方程: 积分和微分方程的数值求解是本书的重要组成部分。涉及到的概念包括函数逼近、插值、逼近理论,以及常微分方程和偏微分方程的离散化方法。 算法的原理与实现: 本书的核心价值在于其对各种数值算法的深入剖析。每一种算法的介绍都会遵循严谨的逻辑: 1. 问题描述: 清晰地阐述需要解决的数学问题,例如求解非线性方程、进行多项式插值、计算定积分、求解微分方程初值问题等。 2. 算法原理: 详细讲解算法背后的数学原理和迭代过程。这通常涉及到将连续问题转化为离散问题,或使用迭代逼近的方式逐步收敛到精确解。 3. 算法推导与收敛性分析: 对算法的每一步进行严谨的数学推导,并深入分析算法的收敛性,即在什么条件下算法能够得到一个近似解,以及收敛的速度如何。这有助于读者理解算法的局限性和适用范围。 4. 算法实现细节: 针对每种算法,本书会给出清晰的伪代码或详细的步骤描述,指导读者如何在编程中实现这些算法。这部分内容侧重于将抽象的数学思想转化为可执行的代码。 5. 稳定性与效率分析: 除了收敛性,算法的稳定性和计算效率也是实际应用中至关重要的考量。本书将探讨不同算法在数值稳定性方面的表现,以及其在计算量(时间复杂度)和存储量(空间复杂度)上的优劣。 本书涵盖的典型数值方法(非穷尽性): 方程求根: 包括二分法、牛顿法、割线法等,用于求解单变量的非线性方程。 插值与逼近: 讨论拉格朗日插值、牛顿插值、样条插值等,用于用简单的函数(如多项式)逼近复杂函数。 数值积分: 介绍梯形法则、辛普森法则、高斯积分等方法,用于近似计算定积分的值。 线性方程组求解: 讲解直接法(如高斯消元法、LU分解)和迭代法(如雅可比迭代法、高斯-赛德尔迭代法),用于求解大规模线性系统。 特征值问题: 介绍幂法、反幂法、QR算法等,用于计算矩阵的特征值和特征向量。 常微分方程数值解: 涵盖欧拉法、改进欧拉法、龙格-库塔法等,用于求解初值问题。 数据拟合: 讨论最小二乘法等,用于找到最能拟合观测数据的模型。 学习本书的益处: 掌握本书内容,读者将能够: 深刻理解数值计算的本质: 理解为何需要数值方法,以及它们在解决实际问题中的作用。 建立严谨的算法思维: 能够分析算法的优劣,选择最适合特定问题的数值方法。 具备解决复杂问题的能力: 为今后在工程、科学研究、金融建模、数据科学等领域遇到的计算难题打下坚实基础。 提升编程实践的科学性: 能够将理论知识转化为高效、准确的计算程序。 培养批判性思维: 能够评估数值结果的可靠性,并理解计算误差的影响。 本书的目标读者是对数学和计算科学感兴趣的本科生、研究生,以及需要应用数值方法解决实际问题的工程师和科研人员。它提供了一个通往理解和应用现代科学计算方法的坚实起点。

作者简介

目录信息

读后感

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《数值分析与算法》是针对“数值分析”、“计算方法”、“数值分析与算法”等课程编写的教材,主要面向理工科大学信息科学与技术各专业以及信息与计算科学专业的本科生,《数值分析与算法》内容包括数值计算基础、非线性方程的数值解法、线性方程组的直接解法与迭代解法、矩阵...

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《数值分析与算法》是针对“数值分析”、“计算方法”、“数值分析与算法”等课程编写的教材,主要面向理工科大学信息科学与技术各专业以及信息与计算科学专业的本科生,《数值分析与算法》内容包括数值计算基础、非线性方程的数值解法、线性方程组的直接解法与迭代解法、矩阵...

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《数值分析与算法》是针对“数值分析”、“计算方法”、“数值分析与算法”等课程编写的教材,主要面向理工科大学信息科学与技术各专业以及信息与计算科学专业的本科生,《数值分析与算法》内容包括数值计算基础、非线性方程的数值解法、线性方程组的直接解法与迭代解法、矩阵...

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《数值分析与算法》是针对“数值分析”、“计算方法”、“数值分析与算法”等课程编写的教材,主要面向理工科大学信息科学与技术各专业以及信息与计算科学专业的本科生,《数值分析与算法》内容包括数值计算基础、非线性方程的数值解法、线性方程组的直接解法与迭代解法、矩阵...

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《数值分析与算法》是针对“数值分析”、“计算方法”、“数值分析与算法”等课程编写的教材,主要面向理工科大学信息科学与技术各专业以及信息与计算科学专业的本科生,《数值分析与算法》内容包括数值计算基础、非线性方程的数值解法、线性方程组的直接解法与迭代解法、矩阵...

用户评价

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坦白说,我最初接触这本“大部头”时,心里是有些忐忑的,因为我对计算数学的理解一直停留在皮毛阶段。然而,这本书的行文风格却出奇地平易近人。作者仿佛是一位经验丰富的老教授,用一种娓娓道来的口吻,将那些原本晦涩难懂的概念,一点点地剥开,展现在读者面前。它不是那种堆砌名词的教科书,更像是一本精心编纂的“工具手册”。我特别喜欢它对误差分析的处理方式,没有采用过于抽象的拓扑学语言,而是更贴近数值计算的实际场景——有限精度运算带来的必然误差。书中关于迭代法稳定性的讨论,简直是点睛之笔,它不仅告诉我们“怎么做”,更重要的是解释了“为什么会这样”。读完关于插值和最小二乘法的章节后,我感觉自己像是打通了任督二脉,过去那些似是而非的认识一下子变得清晰起来。这本书的价值,在于它真正做到了将理论的严谨性与工程实践的实用性完美地结合起来,适合所有希望真正掌握数值方法精髓的人士。

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说实话,这本书的难度曲线并不平缓,特别是涉及偏微分方程数值解法的部分,需要读者具备扎实的微积分和线性代数基础。但正因如此,它才显得弥足珍贵。它不是一本“速成读物”,而是一部需要沉下心来仔细研读的“案头必备”。作者在引入有限差分法时,对网格划分、边界条件的离散化处理得极为细致,甚至连不同阶精度近似的局部截断误差分析都清晰可见。我花了好几天时间才完全消化吸收了关于时间离散格式稳定性和收敛性的论证,那种“茅塞顿开”的感觉,是快速阅读任何其他材料都无法比拟的。这本书的魅力就在于它的“硬核”,它不回避复杂性,而是引导读者直面复杂性,并通过严密的逻辑推理去征服它。对于那些渴望挑战自我、追求理论极致的读者,这本书绝对是值得反复品读的经典之作。

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从装帧和印刷质量上来看,这本书的处理达到了学术专著的最高水准。纸张的质感很好,即使在长时间的翻阅和标记后,书页依然平整,没有出现明显的卷曲或磨损迹象。更值得称赞的是,书中的许多图表,尤其是关于迭代收敛过程的动态示意图(虽然是静态印刷的),通过精妙的线条和色彩搭配,依然能够直观地传达信息。我注意到,书中引用的参考文献列表非常详尽且权威,这为后续的深入研究提供了清晰的路径。总而言之,这本书散发着一种沉稳而厚重的学术气息,它不仅仅是一本知识的载体,更像是一份严谨治学的典范展示。它没有矫饰,没有浮夸,只有对数值分析学科最本质规律的深刻洞察和系统梳理,是一部经得起时间考验的优秀教材。

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这本书的封面设计得非常朴实,那种深沉的蓝色调配上清晰的白色字体,让人一眼就能感受到它的专业性和深度。当我翻开第一页时,首先映入眼帘的是那严谨的数学符号和清晰的章节划分,这让我对即将展开的学习之旅充满了期待。内容上,它似乎并没有过多地停留于那些花哨的理论证明,而是更侧重于如何将复杂的数学模型转化为可操作的算法。我特别欣赏作者在讲解每一个算法时,都会配上大量的实例分析,这对于我们这种既需要理论基础又渴望实战能力的读者来说,无疑是雪中送炭。比如,在处理非线性方程组的部分,它不像其他教材那样只是抛出牛顿法的公式,而是深入剖析了步长选择、收敛速度以及局部最优解等关键问题,并且提供了不同优化策略的对比,这使得我对算法的选择和改进有了更深刻的理解。这本书的排版也十分舒服,页边距适中,公式居中对齐,阅读起来一点也不费劲,长时间阅读后眼睛也不会感到酸涩,从侧面体现了出版方的用心。

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这本书的深度是毋庸置疑的,但更让我印象深刻的是它的广度。它几乎涵盖了数值计算领域内的所有核心模块,从基础的线性方程组求解,到后期的偏微分方程数值解法,脉络清晰,一气呵成。尤其是在处理大型稀疏矩阵的分解与求解这一块,它详细对比了LU分解、QR分解以及共轭梯度法等多种方法的优劣和适用场景,并且清晰地指出了在不同计算资源限制下,应该优先考虑哪种策略。这种全景式的知识结构,使得读者在构建自己的数值计算知识体系时,有了一个非常扎实且全面的参照物。我尝试着用书中的方法去重构我之前做的一个物理模拟项目,结果发现,仅仅是更换了求解线性系统的子程序,计算效率就有了显著的提升,稳定性和精度也得到了很好的保证。对于那些需要进行大规模科学计算的研究生或工程师来说,这本书提供的算法库和分析思路,是极具参考价值的宝贵财富。

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对我而言是普及了一些东西的!

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