数值计算方法

数值计算方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:黄云清
出品人:
页数:344
译者:
出版时间:2012-6
价格:34.00元
装帧:
isbn号码:9787030234285
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
  • 数值分析
  • 计算方法
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具体描述

《数值计算方法》为“科学计算及其软件教学丛书”之一,为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。主要内容包括函数的数值逼近(代数插值与函数的最佳逼近)、数值积分与数值微分、数值代数(线性代数方程组的解法与矩阵特征值问题的计算)、非线性(代数与超越)方程的数值解法、最优化方法以及常微分方程(初、边值问题)数值解法。除以上基本内容之外,《数值计算方法》还介绍了广泛应用于实际问题的随机统计方法之一——蒙特卡罗(Monte carlo)方法。以及当今求解大规模科学工程计算问题最有效的算法之一的多层网格法,以便读者参考。通过对它们的讨论,使读者掌握设计数值算法的基本方法,为在计算机上解决科学计算问题打好基础。

《数值计算方法》可以作为信息与计算科学、数学与应用数学专业本科生以及计算机专业、通信工程等工科类本科生及研究生的教材,也可供从事数值计算研究的相关工作人员参考使用。

图书简介:精密算法的奥秘与实践 内容概述: 本书深入探索了现代科学与工程计算领域中至关重要的数值算法。它不仅仅罗列了一系列公式和方法,而是着眼于理解这些算法背后的数学原理、推导过程以及它们在解决实际问题时所展现出的强大能力与固有局限。全书循序渐进,从基础概念出发,逐步引入更为复杂和精密的计算技术,旨在为读者构建一个坚实的数值计算知识体系。 核心内容板块: 1. 方程求解的艺术: 非线性方程求解: 详细介绍了牛顿迭代法、割线法、二分法等经典方法,深入剖析了它们的收敛性条件、迭代速度以及在不同应用场景下的优劣。我们将考察如何通过构造合适的函数或利用导数信息来加速收敛,并探讨诸如病态方程组和多根问题等挑战。 线性方程组求解: 涵盖了直接法(如高斯消元法、LU分解、Cholesky分解)与迭代法(如雅可比迭代法、高斯-赛德尔迭代法、SOR法)两大类。书中不仅会推导这些方法的计算步骤,还会分析它们的计算复杂度、数值稳定性以及适用范围。对于大型稀疏线性系统,我们将重点介绍预条件共轭梯度法等高效迭代技术。 2. 函数逼近与插值: 多项式插值: 学习了拉格朗日插值、牛顿插值等方法,并深入研究了插值多项式的误差分析,例如龙格现象及其避免策略。 样条插值: 详细阐述了三次样条、B样条等高级插值技术,探讨了它们在曲线和曲面建模中的平滑性和局部控制特性。 函数逼近: 介绍了最小二乘法等用于寻找最佳逼近函数的手段,并讨论了其在数据拟合和降维中的应用。 3. 数值积分与微分: 数值积分: 系统讲解了梯形法则、辛普森法则、高斯积分等变步长和定步长数值积分方法。我们将分析它们的截断误差,并介绍如何通过自适应步长控制来提高积分精度。 数值微分: 探讨了有限差分法在计算导数中的应用,包括向前差分、向后差分和中心差分,并讨论了其精度与稳定性。 4. 常微分方程的求解: 单步法: 详细介绍了欧拉法(显式与隐式)、改进欧拉法、以及经典的四阶龙格-库塔法(RK4)。书中会深入分析这些方法的局部截断误差、全局截断误差以及稳定性域。 多步法: 介绍了显式和隐式Adams-Bashforth及Adams-Moulton方法,探讨了它们在提高计算效率方面的优势,以及如何与单步法结合使用。 刚性问题处理: 针对具有刚性的微分方程组,介绍了一些特殊的求解方法,如向后微分公式(BDF)等。 5. 误差分析与稳定性: 误差的来源与分类: 明确区分了截断误差、舍入误差、条件数等概念,并分析它们如何影响计算结果的精度。 数值稳定性: 深入探讨了算法的数值稳定性问题,解释了为什么一些看起来正确的算法在计算机上会产生灾难性的错误。我们将学习如何评估算法的稳定性,并选择对误差不敏感的方法。 本书特色: 理论与实践并重: 每一种数值方法都建立在扎实的数学理论基础之上,同时辅以大量的算例分析和伪代码,帮助读者理解算法的实际应用。 深入的数学推导: 避免了直接给出公式,而是详细推导了关键算法的数学原理,让读者知其然更知其所以然。 面向工程应用的视角: 强调算法在解决实际科学和工程问题中的作用,例如在物理模拟、信号处理、数据分析等领域的应用。 清晰的语言风格: 采用清晰、简洁的语言,避免晦涩难懂的专业术语,力求让不同背景的读者都能理解。 强调批判性思维: 鼓励读者不仅要掌握算法,更要理解算法的局限性,学会选择最适合特定问题的数值方法。 目标读者: 本书适合高等院校理工科专业的本科生、研究生,以及在科研、工程领域从事计算工作的专业人士。对于希望系统学习数值计算方法、提升计算能力和解决复杂工程问题的读者而言,本书将是不可多得的参考。无论您是初学者还是有一定基础,都能从中获得深刻的启发与实用的知识。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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说实话,刚翻开这本书的时候,我对那些复杂的数学符号还有些畏惧,但这本书的“温度”很快就让我放下了心理负担。作者在行文中偶尔会穿插一些历史典故,比如某个关键算法的提出背景,或是某位数学家为此付出的努力,这些小插曲极大地丰富了内容的层次感,让冰冷的数字世界变得有人情味起来。我记得有一次讲到高斯-赛德尔迭代法时,作者解释了为什么它比雅可比迭代法更节省内存,这种结合了历史背景和实用性的讲解,让我对这种方法有了更深刻的、非机械性的理解。另外,书中对算法的收敛速度分析,处理得非常克制和人性化。它不会为了炫耀理论深度而堆砌过于艰涩的证明,而是巧妙地使用大O记号和渐近分析,用最直观的方式告诉读者“这个方法有多快”,这种注重实用价值的阐述,深得我这个应用型读者的喜爱。这本书仿佛在告诉我,数学不是高高在上的神谕,而是解决我们身边问题的强大工具。

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这本书的讲解风格,简直就像是有一位经验丰富的老教授在身旁耐心指导。它不像有些教材那样,只是简单地罗列公式和算法步骤,而是花费了大量的篇幅去剖析“为什么”。比如,在讨论插值多项式的稳定性时,作者没有直接抛出韦尔斯特拉斯定理,而是通过对Runge现象的生动描述,引导读者去思考高次插值可能带来的灾难性后果,这种先设疑后解惑的叙事方式,极大地激发了我的探索欲。再比如,算法的伪代码部分,我发现它写得异常清晰,几乎可以直接翻译成任何一种主流编程语言的代码,这对于我们这些既需要理解理论又需要上机实践的读者来说,简直是福音。我个人尤其欣赏作者在每章末尾设置的“思考题与实践挑战”部分,那些问题往往不是简单的重复计算,而是要求我们对不同算法的优缺点进行对比分析,或者针对特定应用场景提出改进建议。通过完成这些挑战,我感觉自己不仅仅是在学习一种方法,更是在培养一种解决实际工程问题的数值思维,这比死记硬背公式重要得多。

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这本书在覆盖范围上的广度与深度达到了一个令人惊叹的平衡点。它既没有像一些入门读物那样浅尝辄止,将重要的优化技巧或高级方法一笔带过,也没有沦为纯粹的理论专著,让初学者望而却步。对于偏微分方程的数值解法,它系统地介绍了有限差分法,并清晰地展示了如何处理不同边界条件下的离散化问题,这一点对于从事模拟和仿真工作的同行来说,具有极高的参考价值。更难得的是,它对迭代法中的预处理技术——Preconditioning——的介绍,虽然篇幅不算冗长,但分析得极其到位,明确指出了不同预处理器对求解效率的关键影响。我曾经为了弄清楚某个预处理器的构造原理查阅了数本其他资料,都没有这本书里关于其构造思想的描述来得透彻。这种在关键技术点上敢于深入挖掘,同时又保证整体脉络清晰的叙事能力,显示了作者深厚的学术功底和高超的教学艺术。

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这本书的装帧设计真是深得我心,那种沉稳又不失现代感的封面配色,拿在手里就有一种专业和严谨的感觉。我特别喜欢它内页的纸张选择,既不反光影响阅读,又带着一丝恰到好处的质感,长时间阅读眼睛也不会太累。排版方面,作者的用心体现得淋漓尽致,公式的推导步骤清晰明了,关键定义和定理的加粗或斜体运用得非常到位,让人一眼就能抓住重点。即便是面对一些比较抽象的数学概念,图表的引入也极其巧妙,那些二维和三维的示意图,简直就是把原本“冰冷”的数学语言赋予了生动的空间感。我记得有一次为了理解某个迭代法的收敛性,我反复看了好几遍书上的图示,配合着文字的解释,那种豁然开朗的感觉非常棒。而且,书中的章节结构安排也体现了循序渐进的原则,从基础的误差分析开始,逐步深入到矩阵运算和微分方程的数值解法,这种搭建知识体系的方式,非常适合我这种需要扎实基础的学习者。总而言之,光是这份对阅读体验的尊重,就已经让它在众多专业书籍中脱颖而出了。

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与其他同类书籍相比,这本书在“工具箱”的构建上做得尤为出色。它不仅仅是理论的集合,更像是一本可操作的工程手册。我特别欣赏作者在介绍完每一种核心算法后,都会立即提供一个“实现考量”的小节。这个小节通常会讨论浮点精度对结果的影响、算法对输入数据的敏感性,以及如何设计健壮的程序来应对这些挑战。例如,在处理病态矩阵的求解时,书中不仅给出了求解步骤,还特意提醒读者要注意LU分解中主元选择的重要性,并配有简单的反例说明不选主元可能导致的灾难性后果。这种将理论缺陷与工程实践紧密结合的处理方式,极大地提高了教材的实用性。我感觉这本书的作者不是一个只埋头于黑板推导的学者,而是一个真正经历过无数次“程序跑飞”和“结果错误”的实践者,他把那些宝贵的“坑”都提前为我们标示出来了,让人在学习过程中少走了很多弯路。

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湘大学子来赞,文老师教的很不错,学矩阵分解与计算时顺便复习了一下高等代数。另外这本书在证明牛顿插值公式的时候出了点错误,循环论证了

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湘大学子来赞,文老师教的很不错,学矩阵分解与计算时顺便复习了一下高等代数。另外这本书在证明牛顿插值公式的时候出了点错误,循环论证了

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