Using Computers in Mathematics

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☆☆☆☆☆
出版者:Addison-Wesley Pub (Sd)
作者:Gerald H. Elgarten
出品人:
頁數:0
译者:
出版時間:1986-02
價格:USD 38.24
裝幀:Hardcover
isbn號碼:9780201207934
叢書系列:
圖書標籤:
  • 數學
  • 計算機應用
  • 計算方法
  • 數值分析
  • 科學計算
  • 高等教育
  • 教材
  • 計算機輔助教學
  • 數學建模
  • 算法
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具體描述

《使用計算機進行數學研究:工具、技巧與應用》 這是一本旨在探索計算機在現代數學研究中扮演關鍵角色的著作。本書深入剖析瞭計算機硬件和軟件的最新發展如何為數學傢們提供瞭前所未有的強大工具,極大地拓展瞭數學研究的邊界和效率。 本書分為幾個主要部分,每個部分都力求詳實地闡述計算機在數學不同分支的應用。 第一部分:數學計算的基礎 數值分析與算法: 詳細介紹計算機如何實現和加速復雜的數值計算。內容涵蓋數值積分、微分方程的數值解法(如歐拉法、龍格-庫塔法)、綫性代數方程組的求解(如高斯消元法、迭代法),以及矩陣運算的效率優化。特彆會討論各種算法的穩定性和精度問題,以及如何選擇最適閤特定問題的算法。 符號計算: 探討計算機在進行符號運算方麵的強大能力,包括代數運算(多項式展開、因式分解、化簡)、微積分(符號積分、符號微分)、方程求解(符號解方程組)以及極限計算。本書會介紹Maple、Mathematica等主流符號計算軟件的工作原理和高級用法,並展示如何利用它們處理復雜的解析問題。 數據結構與程序設計: 強調高效程序設計對於處理大規模數學數據的重要性。本書會介紹數組、鏈錶、樹、圖等基本數據結構,以及它們的應用場景。同時,會深入講解麵嚮對象編程、函數式編程等現代編程範式,並以Python、C++等常用語言為例,演示如何編寫高效、可讀性強的數學程序。 第二部分:計算機在數學理論探索中的應用 證明的自動化與輔助: 審視計算機在數學證明方麵的貢獻。本書將介紹自動定理證明器(ATP)和交互式定理證明器(ITP)的原理和應用,展示它們如何輔助數學傢進行形式化證明,發現新的定理,或驗證復雜猜想。例如,如何利用HOL Light、Coq等係統進行數學知識的建模和推理。 數值探索與猜想生成: 闡述如何利用計算機進行大規模數值實驗,以發現潛在的數學模式和規律,從而生成新的數學猜想。這包括對數論中的素數分布、分形幾何中的自相似性、動力係統中混沌行為等現象的計算性探索。本書將提供具體的案例研究,展示如何從原始數據中提取有意義的數學見解。 可視化在數學研究中的作用: 強調數據和抽象概念的視覺化呈現對於理解和交流數學思想的重要性。本書將介紹使用Python的Matplotlib、Plotly,或專門的數學可視化軟件(如GeoGebra、Desmos)來繪製函數圖形、數據點雲、幾何結構、抽象空間等。會討論如何通過有效的可視化來揭示數學對象的內在屬性和相互關係。 第三部分:特定數學分支的計算機應用 離散數學與組閤學: 介紹計算機在圖論、組閤計數、算法復雜性分析中的應用。例如,如何使用算法(如Dijkstra算法、Floyd-Warshall算法)解決圖相關問題,如何通過編程實現計數策略,以及如何利用軟件進行組閤對象(如排列、組閤)的生成與分析。 拓撲學與幾何學: 探討計算機如何輔助研究拓撲空間、流形、幾何結構。內容可能涉及計算機輔助設計(CAD)在幾何建模中的應用,計算拓撲學中的同調計算,以及對高維空間的數值模擬。 概率論與統計學: 強調計算機在模擬隨機過程、統計推斷、機器學習中的核心作用。本書將介紹濛特卡洛模擬方法,貝葉斯推斷的計算技術,以及各種統計建模和數據分析的軟件工具。 第四部分:高級主題與未來展望 高性能計算與並行化: 討論如何利用多核處理器、GPU以及分布式計算係統來加速大規模數學計算。內容涵蓋並行算法設計、消息傳遞接口(MPI)、OpenMP等技術。 數學軟件生態係統: 概述當前主流的數學軟件庫和框架(如NumPy、SciPy、TensorFlow、PyTorch),以及它們在不同計算任務中的協同作用。 新興領域: 展望量子計算、人工智能對數學研究的潛在影響,以及新型計算模式如何進一步改變數學研究的麵貌。 本書的目標讀者是所有對利用計算機解決數學問題感興趣的學者、研究人員、研究生以及高年級本科生。通過對理論的深入講解和實踐應用的詳盡展示,本書旨在培養讀者獨立運用計算機工具解決復雜數學問題的能力,並激發他們在計算數學領域的創新思維。本書不僅傳授技術,更注重培養一種融閤計算思維與數學洞察力的研究方法。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

评分☆☆☆☆☆

這本書在介紹計算幾何時,提供瞭一個全新的視角,讓我看到瞭數學在計算機圖形學和CAD(計算機輔助設計)等領域的強大應用。我一直對如何用計算機來處理和分析幾何形狀感到好奇,而這本書正好滿足瞭我的需求。書中從最基礎的點的錶示和綫的方程開始,逐步深入到多邊形、多麵體以及更復雜的麯麵。我對書中關於綫段相交檢測、點在多邊形內的判斷等算法的講解尤為感興趣。這些算法看似簡單,但在實際應用中卻至關重要。例如,在遊戲開發中,判斷玩傢是否觸碰到障礙物,或者在CAD軟件中,檢查零件之間是否存在乾涉,都需要用到這些技術。此外,書中還介紹瞭計算凸包、三角剖分等重要概念,以及它們在各種應用場景中的作用。我開始設想,如何將這些知識應用到我正在學習的三維建模軟件中,以更高效地創建和編輯模型。這本書讓我認識到,計算幾何不僅僅是一門理論學科,更是連接數學與現實世界的重要橋梁。

评分☆☆☆☆☆

這本書對於那些對數論和密碼學感興趣的讀者來說,絕對是一本不容錯過的佳作。我一直對密碼學的神秘世界充滿瞭好奇,而這本書則為我揭示瞭其背後深厚的數學根基。書中從最基礎的整除、同餘等概念開始,循序漸進地介紹瞭模運算、歐幾裏得算法等核心概念。我尤其喜歡作者在解釋歐幾裏得算法時,所給齣的詳細步驟和幾何意義的解釋。這讓我能夠理解,為什麼這個看似簡單的算法能夠高效地求解最大公約數。當讀到關於素數和素性測試的部分時,我更是被深深吸引。書中介紹瞭米勒-拉賓素性測試等概率性算法,以及費馬小定理等理論,讓我對如何區分素數有瞭更深刻的認識。此外,書中對RSA公鑰加密算法的介紹,以及它所依賴的數論原理,也讓我大開眼界。我開始能夠理解,為什麼素數在現代密碼學中扮演著如此重要的角色。這本書讓我看到瞭數學的抽象美,以及它如何在現實世界中發揮著至關重要的作用。

评分☆☆☆☆☆

這本書對於那些希望深入理解機器學習和人工智能背後數學原理的讀者來說,無疑是一本絕佳的讀物。我尤其贊賞作者在解釋綫性代數在機器學習中的應用時,所采取的方法。從嚮量和矩陣的基本運算,到特徵值和特徵嚮量的概念,書中都進行瞭清晰的闡述,並且將其與PCA(主成分分析)等降維技術相結閤。這讓我能夠理解,為什麼這些數學工具如此重要。書中關於概率論和統計學在模型構建中的作用也讓我印象深刻,例如貝葉斯定理的解釋,以及如何用它來構建分類模型。我以前對機器學習的理解,更多的是停留在“調包”層麵,而這本書則讓我能夠理解“黑箱”背後的數學邏輯。此外,書中對梯度下降等優化算法的介紹,以及它們在神經網絡中的應用,也讓我茅塞頓開。我開始能夠理解,為什麼一個模型能夠不斷地“學習”和“改進”。總而言之,這本書為我提供瞭一個堅實的數學基礎,讓我能夠更深入地探索機器學習和人工智能的奧秘,並為我未來的研究和開發打下瞭堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

這本書的數學可視化部分,是我最期待的。我一直對如何將抽象的數學概念以圖形化的方式呈現齣來感到著迷,因為這不僅有助於理解,更能激發我的創造力。書中對於二維和三維圖形的繪製,從簡單的綫條和麯綫,到復雜的麯麵和形體,都進行瞭詳盡的介紹。我非常欣賞作者在介紹隱式和顯式麯麵繪製時,所給齣的數學方程和相應的代碼示例。這讓我能夠親手嘗試繪製一些數學藝術品,例如分形圖形,如曼德勃羅集和硃利亞集。書中關於幾何變換,如平移、鏇轉和縮放,在計算機圖形學中的應用也讓我受益匪淺。我開始思考,如何將這些技術應用到我自己的設計項目中,例如創建動態的圖錶或者交互式的數學模型。此外,書中還介紹瞭一些高級的可視化技術,比如等值綫和等值麵的繪製,以及流綫圖的生成,這對於理解物理場和嚮量場非常有幫助。這本書就像是一本通往“數學的視覺世界”的指南,讓我看到瞭數學的另一麵,一麵嚮充滿美感和創造力的一麵。

评分☆☆☆☆☆

這本書對於那些對理論物理和數學建模感興趣的讀者來說,絕對是一筆寶貴的財富。我特彆喜歡其中關於常微分方程(ODE)和偏微分方程(PDE)數值求解的部分。作者用清晰的圖錶和易於理解的語言,解釋瞭歐拉法、龍格-庫塔法等經典的數值求解方法,並且展示瞭如何用計算機來模擬物理係統的演化,例如行星的運動軌跡,或者熱量在物體中的傳導過程。我曾嘗試過用Mathematica來模擬一些簡單的物理過程,但總是覺得缺乏理論的支撐。這本書恰好彌補瞭我的這一不足,它不僅介紹瞭數值方法,還解釋瞭這些方法背後的數學原理,讓我能夠理解誤差是如何産生的,以及如何通過改進算法來提高精度。書中對隨機微分方程(SDE)的介紹也讓我眼前一亮,這對於理解布朗運動等隨機過程非常有幫助。我開始設想,是否可以利用這些技術來模擬金融市場中的股票價格波動,或者生物係統中基因的隨機突變。這本書讓我看到瞭計算機如何將抽象的數學方程轉化為可視化的物理現實,這種能力無疑是令人驚嘆的。

评分☆☆☆☆☆

這本書的統計建模部分,是我近年來學習中最具啓發性的內容之一。我一直覺得統計學隻是關於數據的整理和分析,但這本書讓我看到瞭它更深層的數學含義。書中從概率分布的基本概念入手,例如正態分布、泊鬆分布等,並詳細解釋瞭它們在不同場景下的適用性。我尤其欣賞作者在解釋最大似然估計(MLE)和貝葉斯推斷時,所采用的清晰易懂的語言和詳細的示例。這讓我能夠理解,為什麼我們選擇特定的模型來擬閤數據,以及如何量化模型的不確定性。書中還介紹瞭迴歸分析,從簡單的綫性迴歸到多元迴歸,都進行瞭深入的講解。我開始能夠利用這些工具來分析我收集到的各種數據,並從中發現隱藏的規律。此外,書中對時間序列分析的介紹,讓我能夠理解如何預測未來的趨勢,這在金融、經濟等領域都具有重要的應用價值。這本書為我提供瞭一個強大的數學框架,讓我能夠更深入地理解數據,並做齣更明智的決策。

评分☆☆☆☆☆

這本書的內容,尤其是關於數值分析的部分,讓我印象深刻。作者在解釋迭代法求解方程時,沒有僅僅停留在理論公式的推導,而是結閤瞭具體的例子,比如如何用牛頓法來逼近平方根。通過書中提供的僞代碼,我能夠清晰地看到算法的每一步是如何進行的,以及計算機是如何一步步地縮小誤差,最終得到一個足夠精確的近似解。這比我以前僅僅背誦公式要直觀得多。我特彆欣賞作者在講解過程中所展現的嚴謹性,每一個概念的引入都有其曆史背景和實際意義,讓人能理解為什麼會有這樣的方法存在。例如,在討論矩陣運算的計算機實現時,書中不僅給齣瞭基本的矩陣乘法算法,還提及瞭更優化的算法,如Strassen算法,這讓我看到瞭在計算效率上的不斷追求。而且,這本書對編程語言的選擇也十分開放,雖然可能側重於某種語言,但其核心思想是可以遷移到其他語言的。我嘗試著將書中的一些算法用Python實現,發現非常容易上手,並且能夠快速地看到結果,這極大地增強瞭我學習的信心。總的來說,這本書為我打開瞭一扇通往計算數學的大門,讓我看到瞭理論與實踐相結閤的巨大魅力,也為我今後深入學習算法和數值計算打下瞭堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引人,采用瞭簡潔而富有科技感的藍綠色調,配以抽象的幾何圖形,立刻勾勒齣“計算與數學”的主題。書名“Using Computers in Mathematics”直接而清晰地傳達瞭核心內容,讓我在拿到它的時候就充滿瞭期待。我本身就對數學的邏輯和計算機的強大計算能力結閤所能産生的火花非常感興趣。一直以來,我總是好奇,那些在課本上抽象、難以計算的數學問題,通過計算機的力量,究竟能展現齣怎樣令人驚嘆的景象。這本書的齣現,就像是一扇通往新世界的大門,讓我迫不及待地想一探究竟。我尤其期待書中能有實際的案例,例如如何利用編程語言來解決微積分中的復雜積分問題,或者如何用計算機模擬概率統計中的隨機過程,觀察其長期的行為模式。我設想,這本書或許會引導我瞭解如何構建自己的數學模型,如何可視化復雜的數學函數,從而在更深的層次上理解數學的本質。對於初學者來說,可能會擔心過於專業的術語和算法,但我相信一本優秀的入門書籍會循序漸進,從基礎的計算概念講起,逐步深入到更高級的應用。希望這本書能給我帶來全新的視角,讓我看到數學在現實世界中更廣泛的應用,不僅僅是紙麵上的理論,更是驅動科技進步的強大引擎。

评分☆☆☆☆☆

這本書在介紹數據結構和算法時,采取瞭一種非常獨特的視角,將它們與數學原理緊密結閤。我一直認為,學習數據結構和算法是為瞭更好地解決問題,而這本書讓我看到瞭這些問題背後更深層的數學基礎。例如,在講解鏈錶和數組時,書中不僅解釋瞭它們的內存結構和訪問效率,還從離散數學的角度分析瞭它們的性質。當讀到關於樹結構的部分,特彆是二叉搜索樹和平衡樹時,書中用到瞭節點數量和樹高度之間的數學關係來證明其搜索效率。這讓我對算法的復雜性有瞭更深刻的理解。此外,書中關於排序算法的討論,從冒泡排序到快速排序,都用到瞭數學上的復雜度分析,比如O(n^2)和O(n log n)的區分。我以前隻是死記硬背這些概念,而現在我能夠理解它們是如何推導齣來的。這本書還涉及到瞭圖論中的一些算法,比如最小生成樹(MST)的Kruskal算法和Prim算法,它們在網絡設計和規劃中有著廣泛的應用。作者的講解風格非常接地氣,即使是復雜的概念,也能用生動形象的比喻來解釋,讓我感覺學習過程輕鬆而愉快。

评分☆☆☆☆☆

坦白說,這本書的某些章節,特彆是關於離散數學在計算機科學中的應用,讓我感覺像是穿越到瞭另一個維度。書中關於圖論的講解,從最基礎的節點和邊,到各種遍曆算法,如深度優先搜索(DFS)和廣度優先搜索(BFS),都描述得非常詳細。我一直對如何用計算機來解決路徑尋找、網絡連接等問題感到好奇,而這本書正好滿足瞭我的需求。作者不僅僅是列齣算法,更重要的是解釋瞭這些算法背後的邏輯和應用場景。比如,在講解最短路徑算法(如Dijkstra算法)時,書中結閤瞭實際的地圖導航問題,讓我立刻就能體會到其價值。此外,關於組閤數學的部分,比如排列組閤的計數原理,書中也用到瞭計算機模擬的方式來驗證,這是一種非常有趣的學習方法。我甚至開始思考,是否可以用這些知識來優化我開發的小遊戲中的某些邏輯,比如角色尋路或者資源分配。這本書的優點在於,它並沒有將數學知識束之高閣,而是將其與現實世界的計算機應用緊密地聯係起來,讓我能夠看到學習這些知識的直接迴報。這種“學以緻用”的感覺,讓我充滿瞭學習的動力。

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