分形几何与动力系统讲义

分形几何与动力系统讲义 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:高等教育出版社
作者:Yakov Pesin
出品人:
页数:301
译者:金成桴
出版时间:2016-1
价格:59.00元
装帧:
isbn号码:9787040441697
丛书系列:大学生数学图书馆
图书标签:
  • 数学
  • 分形
  • 几何
  • 本科
  • 动力系统
  • 中文
  • 2020
  • 分形几何
  • 动力系统
  • 数学
  • 混沌
  • 非线性动力学
  • 复杂性科学
  • 讲义
  • 高等教育
  • 数学物理
  • 自相似性
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具体描述

分形几何与动力系统讲义 这是一本面向对数学的严谨性和视觉美感同样感兴趣的读者的入门级讲义。本书将带您踏上一段探索奇妙的数学世界的旅程,深入理解那些在自然界和科学的各个领域中无处不在的复杂结构——分形,以及描述系统随时间演变的规律——动力系统。 第一部分:分形几何的基石 我们将从分形的基本概念入手,揭示其“自相似”的迷人特性。您将学习如何量化和描述这些无限细致的图案,通过“分形维度”这个强大而直观的工具,理解它们与传统欧几里得几何的根本区别。 什么是分形? 分形的定义:超越整数维度的概念。 自相似性:精确自相似、近似自相似与统计自相似。 生成分形的方法:迭代函数系统(IFS)的原理与构造。 分形维度:量化复杂性 盒数维(Box-counting dimension):如何“测量”分形的“厚度”。 豪斯多夫维度(Hausdorff dimension):更严谨的数学定义。 计算实例:科克雪花曲线、谢尔宾斯基三角形、曼德尔布罗集等经典分形。 经典分形举例 科克雪花曲线: 理解边界的无限增长和面积的有限性。 谢尔宾斯基三角形与地毯: 探索递归构造和集合的零测度。 门格海绵: 感受三维空间中的分形构造。 康托尔集: 理解点集拓扑中的一个重要例子。 分形在自然界中的体现 海岸线、山脉、树枝、血管、雪花、闪电等自然现象中的分形特征。 如何使用分形模型来描述和理解这些自然结构。 第二部分:动力系统的原理与分析 随后,我们将转向动力系统,学习如何描述和预测一个系统随时间演变的行为。您将接触到离散和连续的动力系统,并通过数学工具来分析它们的长期行为,例如稳定点、周期轨道和混沌现象。 动力系统的基本概念 相空间(Phase space):描述系统所有可能状态的集合。 流(Flow)与映射(Map):连续与离散时间系统。 轨道(Orbit)与轨迹(Trajectory):系统随时间演变的路径。 吸引子(Attractor):系统最终会收敛到的状态集合。 一维动力系统 映射: 特别是“Logistic映射”( $x_{n+1} = rx_n(1-x_n)$ ),它如何展现从简单到复杂的丰富动力学。 分岔图(Bifurcation diagram): 揭示系统参数变化时行为模式的转变。 周期性与周期加倍: 从固定点到周期轨道。 混沌(Chaos): 对初值敏感的系统,展现出不可预测性。 二维与高维动力系统 相平面(Phase plane)分析: 可视化二维系统的演化。 线性系统: 稳定节点、鞍点、中心、稳定与不稳定焦点。 非线性系统: 极限环、吸引子。 混沌动力系统的特征 对初值的敏感依赖性: “蝴蝶效应”。 拓扑混合性: 轨道在相空间中的扩散。 遍历性: 长期平均行为与空间平均行为一致。 吸引子与奇怪吸引子 吸引子: 系统长期演化的“目的地”。 奇怪吸引子(Strange attractors): 具有分形结构的吸引子,是混沌动力系统的标志。 洛伦兹吸引子(Lorenz attractor): 一个著名的三维混沌吸引子,与天气预报的混沌行为相关。 Hénon映射: 一个简单的二维离散动力系统,产生一个分形吸引子。 第三部分:分形与动力系统的交融 本书的第三部分将深入探讨分形几何和动力系统之间的深刻联系。您将看到,许多动力系统,尤其是在混沌区域,其吸引子本身就具有分形结构。反之,许多分形可以通过迭代过程或动力学方程生成。 分形作为动力系统的吸引子 曼德尔布罗集和朱利亚集(Julia sets):复动力系统 $z_{n+1} = z_n^2 + c$ 的迷人集合,展现了惊人的分形特征。 李雅普诺夫指数(Lyapunov exponents):量化混沌系统对初值的敏感性,与分形维度密切相关。 分形集的生成与动力学 迭代函数系统(IFS)与马尔可夫链的联系。 如何通过动力学规则来“绘制”分形。 应用领域 计算机图形学: 生成逼真的自然景观。 信号处理与图像压缩: 利用分形特征。 金融市场分析: 识别价格波动中的复杂模式。 生物学与医学: 模拟细胞生长、疾病传播等。 物理学: 湍流、相变、引力系统等。 本书旨在提供一个清晰、逻辑严谨的学习路径,即使是对数学背景不深厚的读者,也能逐步理解这些深刻的概念。通过丰富的图示和具体的例子,我们将一起探索数学中那些既抽象又充满诗意的领域。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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在探索数学的广阔世界中,《分形几何与动力系统讲义》为我提供了一个充满发现乐趣的视角。我一直对那些能够解释自然界中“不规则”现象的数学理论感到好奇,而分形几何恰好填补了这一空白。书中作者以极其耐心的方式,从“自相似”这个核心概念出发,引导我逐步理解了分形世界的奇妙之处。我通过书中大量的图示和清晰的构造过程,掌握了诸如科赫曲线、谢尔宾斯基三角形等经典分形图形的生成原理。我最受启发的是关于“分形维度”的讨论,它打破了我对传统整数维度的单一认知,让我看到了一个更具深度和广度的几何空间。我开始理解,为什么一些“扁平”的图形可以拥有比它们表面积更高的“填充度”,这是一种非常颠覆性的认知。而当本书将动力系统引入时,更是将分形几何的魅力推向了新的高度。我明白了,很多看起来混乱的混沌现象,其背后往往隐藏着分形结构的吸引子。书中对吸引子的分类和性质的讲解,让我看到了系统演化轨迹的规律性。我尤其对书中对“蝴蝶效应”的分析印象深刻,它让我理解了微小初始条件的差异如何能够导致系统行为的巨大变化,这是一种深刻的洞察。这本书让我认识到,分形几何和动力系统并非是独立存在的概念,而是相互关联、共同揭示了自然界复杂性和秩序的数学工具。它不仅仅是一本教科书,更是一次启发我深入思考和探索科学奥秘的旅程。

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对于许多试图理解复杂系统本质的人来说,《分形几何与动力系统讲义》提供了一个绝佳的起点。我尤其欣赏作者在阐述抽象概念时的耐心和细致。在分形几何的开篇,我并没有直接面对枯燥的定义,而是通过一些引人入胜的例子,比如碎形(fractal)这个词的由来,以及它与大自然中“破碎”形态的联系,让我立刻产生了兴趣。书中对不同类型分形的介绍,从一维的科赫曲线到二维的谢尔宾斯基三角形,再到三维的科罗拉多分形,都通过清晰的构造过程和丰富的图例,让我能够一步步掌握其生成原理。我特别喜欢书中关于“分形维度”的讨论,它超越了我们对传统整数维度的理解,让我看到了一个更广阔的几何世界。我开始理解,为什么一个形状可以“填充”比它维度更高的空间,或者说,在某种意义上,它具有比它看起来更高的“复杂性”或“填充度”。这让我对物质世界的结构有了更深的思考。而当我进入动力系统的部分时,我更是被深深地吸引了。书中对“相空间”和“相轨迹”的介绍,为理解系统的演化过程提供了一个直观的框架。我理解了,为什么很多看起来随机的现象,其长期行为却会趋向于某个稳定的“吸引子”。书中对吸引子的分类和性质的介绍,让我对系统的稳定性和不稳定性有了更清晰的认识。我尤其对书中对混沌理论的讲解印象深刻,作者用易于理解的语言,解释了确定性方程如何产生看似随机的行为,以及“分岔”现象的意义。这让我认识到,即使是最简单的系统,也可能展现出惊人的复杂性。这本书的价值在于,它不仅教授了知识,更启发了思考,让我对科学和数学的探索充满了热情。

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《分形几何与动力系统讲义》无疑是一本能够拓展读者思维边界的佳作。我一直对那些能够描述“变化”和“演化”的数学理论抱有浓厚的兴趣,而动力系统正是其中最为核心的概念之一。这本书以一种非常直观和易于理解的方式,将我带入了动力系统的世界。作者从最基本的概念入手,比如“状态空间”和“矢量场”,并辅以生动的例子,让我很快掌握了动力系统的基本框架。我特别喜欢书中对“相轨迹”的描绘,它让我看到了一个系统在时间演化过程中所经历的所有可能状态,这是一种非常形象的数学表达。而当书中将分形几何引入时,我更是看到了数学的另一种极致之美。我一直以为分形只是美丽的图形,但这本书让我明白,分形结构在动力系统中扮演着至关重要的角色,特别是在描述混沌吸引子时。书中对吸引子的分类和性质的讲解,让我看到了系统长期演化行为的潜在规律。我理解了,为什么有些系统会趋于稳定,而有些系统则会表现出混沌的行为,而这种混沌行为的边界往往就呈现出分形特征。我尤其对书中对曼德尔布罗集和朱利亚集的构建过程的介绍印象深刻,那些看似无限复杂的图案,竟然是由如此简单的迭代公式生成的,这让我对数学的创造力和内在美感充满了敬畏。这本书让我认识到,动力系统和分形几何并非孤立的数学分支,而是相互依存、共同揭示着自然界复杂性和秩序的强大理论体系。

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这本《分形几何与动力系统讲义》绝对是我近期阅读过的最令我振奋的数学书籍之一。我一直对那些能够揭示自然界复杂性和有序性的数学工具充满兴趣,而分形几何和动力系统正是其中的翘楚。作者以一种非常系统且富有洞察力的方式,将这两个看似独立的领域 seamlessly 地融为一体。在分形几何的部分,我特别喜欢作者对“维度”概念的拓展。他通过对豪斯多夫维度和分形维度的深入剖析,让我彻底打破了对整数维度的固有认知。我开始理解,为什么一些看似“薄”的物体,其维度却可以大于整数,例如海岸线的曲折程度,这背后隐藏着分形几何的精妙之处。书中对各种经典分形图形的构造方法和性质的讲解,如科赫曲线、谢尔宾斯基三角形、以及更复杂的康托尔集,都通过清晰的图示和详细的步骤,让我能够轻松地理解并甚至尝试复现。而当作者引入动力系统时,我更是感受到了数学的强大力量。我明白了,许多自然现象和工程问题,都可以通过动力系统来建模和分析。书中对“吸引子”和“极限环”的讲解,让我对系统的长期演化行为有了深刻的认识。我理解了,为什么很多看似随机的混沌系统,其长期行为却会趋向于某个稳定的集合,而这个集合往往就具有分形结构。书中对混沌理论的介绍,特别是对“蝴蝶效应”的分析,让我看到了微小初始条件差异如何导致系统演化的巨大变动,这对我理解天气预报、股票市场等复杂系统的行为有着重要的启发。这本书让我认识到,数学并非只是抽象的符号游戏,而是能够帮助我们理解和预测现实世界中复杂现象的强大工具。

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这本《分形几何与动力系统讲义》真是一次令人着迷的数学探索之旅。我一直对那些看似混乱无序,实则蕴含着深刻规律的现象感到好奇,而分形和动力系统正是揭示这些奥秘的绝佳工具。从我翻开第一页开始,就被作者那引人入胜的笔触深深吸引。书中并没有一开始就抛出枯燥的公式和定理,而是从一些直观的例子入手,比如雪花的形状、海岸线的曲折,甚至是一些自然界中的生长模式,引导我一步步走进分形的世界。作者用一种非常细腻且富有启发性的方式,讲解了迭代函数系统(IFS)的构建原理,以及它如何生成那些我们熟悉的“自相似”图形,如科赫雪花、谢尔宾斯基三角形等等。每一次成功的图形生成,都让我由衷地感到惊叹,仿佛亲手创造了奇迹。更让我着迷的是,书中并没有将分形仅仅停留在几何图形的层面,而是巧妙地将其与动力系统联系起来。我开始理解,那些看似随机的混沌行为,在动力系统的框架下,往往会展现出惊人的分形结构,例如吸引子。书中对吸引子的讲解,尤其是洛伦兹吸引子和曼德尔布罗集,简直是数学艺术的瑰宝。通过对这些案例的深入剖析,我逐渐领悟到,分形和动力系统并非是独立存在的概念,而是同一枚硬币的两面,共同描绘着我们宇宙中普遍存在的复杂性和秩序。书中的配图也功不可没,那些精美的分形图谱,不仅直观地展示了理论的魅力,更激发了我进一步探索的欲望。即使我之前对这些领域知之甚少,但凭借作者清晰的逻辑和详实的讲解,我能够一步步跟上思路,并且乐在其中。这不仅仅是一本教科书,更是一次启发我思维、拓宽我视野的宝贵经历。

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《分形几何与动力系统讲义》是一本真正能够激发读者探索欲望的书。我曾一度以为,分形几何和动力系统是属于少数高深领域的数学分支,普通人很难触及。然而,这本书的作者以其独特的教学方式,让我打消了这种顾虑。从我开始阅读起,就感受到一种循序渐进的引导。作者并没有上来就抛出复杂的公式,而是从一些直观的例子入手,比如如何用迭代的方法生成出我们熟悉的图形,如科赫雪花。我喜欢书中对“自相似性”的解释,它不仅仅是一个抽象的数学概念,更是理解分形世界的钥匙。我通过书中提供的例子,一步步理解了不同类型的自相似性,并且能够通过简单的迭代来构建出一些经典的碎形。更让我惊喜的是,书中并没有将分形几何孤立起来,而是将其与动力系统巧妙地联系起来。我开始理解,为什么很多看似混乱的自然现象,在动力系统的框架下,会展现出分形特征。书中对“吸引子”的讲解,让我看到了混沌系统中隐藏的规律性。我理解了,为什么一个系统在经过长时间演化后,其状态会收敛到一个特定的集合,而这个集合往往具有分形结构。我尤其对书中对曼德尔布罗集和朱利亚集的介绍印象深刻,那些美丽的图形背后蕴含着深刻的数学原理,这让我对数学的创造力和想象力充满了敬意。这本书让我认识到,数学的美不仅仅在于其逻辑的严谨,更在于它能够揭示出自然界中隐藏的深刻规律。它像一位引路人,带领我穿越复杂的数学迷宫,最终抵达充满惊喜的知识殿堂。

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在我的数学学习生涯中,总有一些主题感觉遥不可及,而《分形几何与动力系统讲义》却以一种令人意想不到的亲和力,将我带入了分形几何和动力系统的奇妙世界。我之前对“分形”的认知,大多停留在那些电脑生成的、色彩斑斓的图形上,认为它们只是数学家的“玩具”。但这本书让我看到了分形更深层的意义。作者从自然界中那些“不规则”的形状入手,比如海岸线、树枝、甚至人体内的血管网络,引导我思考这些看似杂乱无章的结构背后是否隐藏着某种规律。通过对“自相似性”的详细讲解,我明白了这些结构是如何通过简单的重复和变换产生的。书中对迭代函数系统(IFS)的介绍,让我对手中的计算器和电脑充满了好奇,因为它们可以如此便捷地生成这些复杂的图形。我甚至尝试着自己去构建一些简单的分形,每一次成功的生成都带来巨大的成就感。而当我翻到动力系统的章节时,更是打开了新世界的大门。我明白了,那些“看似随机”的运动,往往是在某种规则的支配下演化的,而动力系统正是描述这种演化的数学语言。书中对“吸引子”的介绍,让我理解了为什么很多系统最终会趋于某种稳定的状态,无论是点、线还是更复杂的集合。我对混沌理论的讲解尤为着迷,它让我看到,即使是最简单的确定性系统,也可能展现出无法预测的复杂行为。这种“确定性中的不确定性”深深地吸引了我,让我对世界的运行方式有了新的思考。这本书让我明白,数学并非只是抽象的逻辑游戏,而是能够帮助我们理解自然现象、揭示宇宙奥秘的强大工具。

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在我的知识体系中,一直存在着一些“留白”——那些关于宇宙奥秘、关于复杂系统如何运作的模糊认知。《分形几何与动力系统讲义》就像是一束光,照亮了我视野的边缘。我曾经以为“分形”仅仅是电脑绘制出的奇特图形,而“动力系统”则是深奥的数学推导。这本书打破了我的这种刻板印象。作者以一种非常“人文”的方式,引导我认识分形。从对自然界中“不规则”现象的观察开始,比如树枝的生长、云朵的形态,作者巧妙地引出了“自相似”的概念,并且非常形象地解释了它。我第一次真正理解了,为什么测量海岸线的长度会随着测量精度的提高而无限增长,这种“无限”背后并非是数学上的矛盾,而是分形几何的内在属性。书中对曼德尔布罗集和朱利亚集的介绍,简直是一场视觉和智力的双重盛宴。那些在数学王国中绽放的、如梦似幻的图像,竟然是由如此简单的迭代公式产生的,这让我对数学的力量和美感有了全新的认识。而当作者将动力系统引入时,我更是被吸引住了。我开始理解,为什么很多看似随机的事件,其长期趋势却能被精确预测,这背后往往隐藏着“吸引子”的规律。书中对混沌现象的解释,特别是“蝴蝶效应”,让我体会到微小初始条件的差异如何能导致系统行为的巨大变动。这不仅仅是理论的探讨,更是对我们理解世界的一种全新方式的启迪。这本书让我认识到,数学并非只属于少数天才,而是可以被任何一个愿意探索的人所理解和欣赏。它像一位循循善诱的导师,让我一点点揭开科学的神秘面纱。

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我是一名对数学理论基础和实际应用都感兴趣的学生,在接触《分形几何与动力系统讲义》之前,我对这两个领域虽然有所耳闻,但总觉得它们过于专业和难以理解。这本书的出现,彻底改变了我的看法。作者在讲解时,逻辑非常严谨,但又不失生动性。在分形几何的部分,我最受启发的是关于“自相似性”的讨论。书中不仅给出了抽象的定义,还通过大量的图示和实例,让我直观地理解了不同类型的自相似性,比如精确自相似、统计自相似等。我对科赫曲线和谢尔宾斯基海绵的构建过程进行了反复研究,深刻理解了迭代过程的强大力量,以及如何从简单的规则中生成无限复杂的结构。书中关于“分形维度”的讲解,对我来说是全新的视角。我一直以为维度就是我们熟悉的1D、2D、3D,但作者通过解释豪斯多夫维度和分形维度,让我明白了为何一些看似“填充”了空间的物体,其维度会大于整数。这让我开始思考,现实世界中还有多少现象可以用非整数维度来描述。在动力系统的部分,我被书中关于“吸引子”和“极限环”的介绍深深吸引。我理解了为何一个系统在经过足够长的时间演化后,其状态会趋于稳定或周期性运动。书中对一些经典动力系统的分析,比如Logistic映射,让我体会到了简单非线性方程中隐藏的复杂行为,以及如何通过分岔图来观察系统从有序到混沌的转变。这本书最让我感到满意的是,它并没有仅仅停留在理论层面,而是通过对自然界和科学研究中分形与动力系统应用的介绍,展示了这些理论的实际意义,比如在图像压缩、金融市场分析、生物学研究等方面的应用。这让我看到了学习这些知识的价值和未来的可能性。

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作为一名业余数学爱好者,我一直在寻找能够真正让我“看见”数学之美的书籍,而《分形几何与动力系统讲义》恰好满足了我的期待。坦白说,我之前对“动力系统”这个词感到有些畏惧,总觉得它与微分方程、相空间这些高深的领域有关。然而,这本书以一种极其友好的方式,将这些概念变得触手可及。作者在开篇就巧妙地引入了“状态”和“演化”这两个核心思想,并通过一些简单的离散动力系统例子,比如人口增长模型、离散映射等,让我迅速掌握了动力系统的基本框架。我特别喜欢书中关于“吸引子”的讲解,它让我明白了为什么很多看似随机的现象,其长期行为却会趋向于某个特定的集合。从单摆的衰减到气候的变迁,吸引子都扮演着至关重要的角色。而当这本书将分形几何引入时,我更是看到了数学的另一层极致之美。书中对“维度”的重新定义,特别是“豪斯多夫维度”的概念,彻底颠覆了我对维度的固有认知。我开始理解,为什么海岸线的长度会随着测量尺度的减小而无限增长,这背后隐藏着深刻的分形原理。书中对曼德尔布罗集和朱利亚集的构建过程的详细阐述,更是让我惊叹于计算能力的强大和数学想象力的无限。那些在屏幕上绽放的、如同宇宙星云般绚丽的图案,其背后竟然是由如此简洁的数学公式驱动的,这是一种多么令人震撼的对比!我反复阅读了关于混沌理论的部分,作者用生动的语言和精妙的比喻,解释了“蝴蝶效应”的普遍意义,以及确定性系统如何产生看似随机的行为。这本书让我深刻体会到,数学并非是冰冷抽象的符号游戏,而是描述和理解我们复杂世界的强大工具。

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现在的翻译读着怎么都有点别扭呢,网上下了份英文版才把后半部分给续了

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