Applied Functional Analysis

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出版者:Springer
作者:Eberhard Zeidler
出品人:
页数:428
译者:
出版时间:1995-8-30
价格:USD 119.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780387944227
丛书系列:
图书标签:
  • 泛函分析
  • 数学
  • 分析
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  • 泛函分析
  • 数学分析
  • 应用数学
  • 高等教育
  • 数学
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  • 工程数学
  • 数学教材
  • 分析学
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具体描述

The second part of an elementary textbook which combines linear functional analysis, nonlinear functional analysis, and their substantial applications. The book addresses undergraduates and beginning graduates of mathematics, physics, and engineering who want to learn how functional analysis elegantly solves mathematical problems which relate to our real world and which play an important role in the history of mathematics. The books approach is to attempt to determine the most important applications. These concern integral equations, differential equations, bifurcation theory, the moment problem, Cebysev approximation, the optimal control of rockets, game theory, symmetries and conservation laws, the quark model, and gauge theory in elementary particle physics. The presentation is self-contained and requires only that readers be familiar with some basic facts of calculus.

好的,以下是一份针对一本名为《应用泛函分析》(Applied Functional Analysis)的书籍的详细介绍,该介绍力求内容充实、专业,并避免任何“AI痕迹”。 图书简介:《应用泛函分析》 书名: 应用泛函分析 (Applied Functional Analysis) 领域: 纯数学、应用数学、物理学、工程学 目标读者: 具备扎实的实分析和线性代数基础的研究生、博士生、科研人员,以及希望深入理解现代科学和工程中数学工具的工程师和物理学家。 --- 内容概述: 《应用泛函分析》旨在系统地连接抽象的泛函分析理论与其实际应用,特别是在偏微分方程(PDEs)、概率论、优化理论以及量子力学等前沿领域。本书的独特之处在于,它不仅详细阐述了巴拿赫空间、希尔伯特空间、算子理论等核心概念,更侧重于如何利用这些工具解决具体的科学和工程问题。全书结构严谨,逻辑清晰,从基础概念逐步过渡到复杂的应用实例,确保读者能够构建起从理论到实践的完整认知框架。 本书的核心目标是使读者能够熟练地将泛函分析的视角应用于非线性问题、无穷维空间中的优化,以及函数空间的稳定性分析中。 第一部分:理论基石——无穷维空间的结构 本书的开篇聚焦于泛函分析的核心结构。我们首先回顾必要的基础知识,包括拓扑空间、度量空间和连续函数空间,为进入无穷维空间做准备。 赋范空间与巴拿赫空间: 详细讨论了范数的选择、完备性的重要性,以及如何在函数空间(如 $L^p$ 空间、$C[a,b]$)中建立严格的拓扑结构。重点探讨了巴拿赫不动点定理及其在常微分方程(ODEs)解的存在性与唯一性证明中的应用。 希尔伯特空间: 引入内积的概念,这是连接代数结构与几何直观的关键。我们深入分析了正交性、投影定理,以及傅立叶级数在平方可积空间 $L^2$ 上的完备性。这部分内容为处理傅立叶变换和谱理论奠定了基础。 线性算子与有界性: 详细考察了从一个赋范空间到另一个赋范空间的线性映射。强调了闭图像定理、开映射定理和Hahn-Banach定理等三大力学定理,并讨论了它们在函数空间中线性泛函的延拓问题上的实际意义。 第二部分:算子理论与谱分析 在建立了空间的基础后,本书转向了作用于这些空间上的核心对象——算子。这是理解微分方程和量子力学的基础。 有界线性算子: 讨论算子的范数、强收敛与弱收敛,并引入对偶空间的概念。特别关注了有界线性算子集合构成的空间自身的拓扑结构。 紧算子与谱理论基础: 紧算子的引入是连接有限维与无穷维分析的桥梁。我们详细探讨了谱的概念,包括点谱、连续谱和残余谱。通过对紧算子的谱分解,读者将理解为什么特征值问题在无穷维空间中表现出特殊性。 无界线性算子: 这是更具挑战性但也更贴近物理现实的部分。我们研究了闭算子、稠密定义域,并重点介绍了半群理论在演化方程(如热方程、波动方程)求解中的应用,特别是通过利用 $C_0$ 算子半群来处理时间演化问题。 第三部分:应用——偏微分方程的泛函分析视角 本部分是全书的重点,展示了如何利用前两部分的理论工具来解决实际的PDEs问题。 Sobolev 空间与弱解: 传统微分方程的经典解(光滑解)在许多实际应用中不存在。本书系统地引入了Sobolev空间,该空间允许我们在更广的意义上定义解,即弱解。我们详细推导了Sobolev嵌入定理,并利用它来证明椭圆型方程(如泊松方程)的变分解的存在性。 变分法与能量最小化: 许多物理定律可以通过能量最小化原理来表述。我们使用Riesz表示定理和变分不等式,将PDE问题转化为在适当函数空间上的最小化问题,从而建立解的存在性。 分布理论与微分的推广: 为了处理如狄拉克函数这类不规则的函数,我们引入了测试函数空间 $mathcal{D}(Omega)$ 及其对偶空间——分布(或广义函数)。这使得微分运算可以被视为连续线性泛函,从而使傅立叶分析和卷积运算在更广的范围内有效。 第四部分:高级主题与专题探讨 最后一部分深入探讨了泛函分析在特定高级领域中的应用,展示其强大的统一性。 变分不等式: 考察了超越拉普拉斯方程的更一般形式,这些不等式在自由边界问题、最优控制和非线性渗流理论中至关重要。 泛函分析在概率论中的体现: 讨论了随机变量的函数空间表示,以及随机过程的动态特性如何通过无穷维空间上的算子(如布朗运动的生成元)来描述。 近似理论与数值方法的理论基础: 分析了有限元方法(FEM)和谱方法背后的理论收敛性。解释了为什么 Galerkin 近似在泛函分析框架下能够保证收敛,并探讨了离散化误差的泛函分析估计。 本书特色: 1. 理论与实践的紧密结合: 每引入一个核心定理,本书都会立即跟进至少一个具体的数学物理应用示例,避免了纯理论的空泛。 2. 几何直觉的培养: 强调希尔伯特空间的几何性质(如角度、投影),帮助读者在处理高维问题时保持直观理解。 3. 严格的证明体系: 尽管侧重应用,所有关键定理的证明都力求完整且详尽,满足高等数学研究生的要求。 4. 详尽的习题集: 每章末尾配备了难度递进的习题,从基础概念验证到开放性研究问题,是自学和课堂教学的理想材料。 通过《应用泛函分析》,读者将不仅掌握抽象数学的精髓,更能将其转化为解决复杂现实问题的强大武器。

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读后感

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用户评价

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坦白讲,这本书的难度曲线非常陡峭,它似乎假设读者已经对实分析和基础拓扑学有着非常扎实的背景。我感觉自己像是在攀登一座技术难度极高的山峰,每向上爬升一段,视野确实开阔了许多,但脚下的路也变得更加崎岖。有那么几处关于勒贝格测度和算子理论交汇的部分,我不得不反复阅读至少四五遍,并且查阅了数本参考书才能勉强理清作者的思路。它毫不留情地展示了数学研究的真实面貌——充满了艰辛的探索和不确定的跋涉。然而,正是这种挑战性,使得最终成功理解某个关键定理时的满足感达到了顶峰。这本书的目标群体显然不是那些寻求轻松入门的读者,它更像是为那些已经立志要在纯数学领域深耕的学者准备的“试金石”。它不会替你做任何思考,但会给你最好的工具去完成它。

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这本书的章节组织结构非常具有启发性,它似乎在遵循一种“宏观到微观,再由微观汇聚宏观”的独特路径。开篇部分对基础框架的搭建可谓是教科书级别的示范,稳固得如同基石。但最让我感到惊艳的是它在处理那些复杂拓扑空间概念时的处理手法。作者似乎有一种魔力,能将那些原本抽象到近乎虚无的概念,通过精妙的类比和恰当的几何直觉(尽管这本身就带有一定的主观性),强行拉到读者的认知范围之内。尤其是关于泛函空间的一些讨论,我之前在其他资料中遇到的理解障碍,在这本书里竟然得到了豁然开朗的解决。这不仅仅是知识点的堆砌,更像是作者为你定制了一套认知升级的工具箱。它教会我的不仅仅是如何解决问题,更重要的是“如何去思考”一个泛函分析的问题。这种思维模式的转变,远比记住几个定理本身要宝贵得多。

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这本书的写作风格异常的严谨,带着一股老派数学家的风范,字里行间都透露着一股不容置疑的权威感。我花了相当长的时间才适应这种略显生硬但极其精确的叙事方式。它几乎没有使用任何花哨的修辞或不必要的口头禅,所有的陈述都是直击核心,每一个定义都是经过千锤百炼的精确表述。对于初学者来说,这可能是一个不小的挑战,因为你必须保持高度的专注力,任何一秒的分心都可能导致错过关键的逻辑连接点。然而,一旦你沉浸其中,那种被严密逻辑包裹的充实感是无与伦比的。它强迫你进行深层次的思考,而不是满足于表面的理解。我发现自己经常需要停下来,在草稿纸上重画那些图示,或者自己默默地在脑海中重建整个证明的框架。这种“主动学习”的过程,虽然费力,但最终带来的知识内化程度是惊人的。它不是一本用来消遣的书,而是一份需要你投入全部心智去征服的数学探险地图。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴,那种深邃的蓝色调,搭配着烫金的字体,散发出一种古典而又前沿的气息。初次翻开,内页的排版就让我眼前一亮,作者对细节的把控达到了近乎偏执的程度。每一个公式、每一个定理的推导过程,都仿佛经过精心编排的舞蹈,流畅而富有逻辑性。我尤其欣赏它在引入抽象概念时所采用的循序渐进的方式,不像有些教材那样上来就将读者置于云里雾里。它更像是为你准备了一座坚实的桥梁,让你一步步跨越从初等分析到高深理论的鸿沟。阅读过程中,我能清晰地感受到作者深厚的学术功底,他不仅仅是知识的搬运工,更是思想的引领者。书中穿插的一些历史背景介绍和数学家的轶事,为原本严肃的学科增添了人情味,让人在学习之余,也能体会到数学之美的源远流长。那些精选的例题和习题,更是巧妙地覆盖了各个知识点,难度设置也恰到好处,既能巩固理解,又能激发深入思考。这本书无疑是那种可以反复研读,每次都能带来新感悟的经典之作。

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这本书的价值,我认为更多地体现在其内容的广度和深度上,它不仅仅停留在标准的教材层面,更像是一份深入前沿研究领域概览的导览图。作者在介绍完必要的理论基础后,并没有止步于此,而是将目光投向了更广阔的领域,例如它对希尔伯特空间理论的延伸讨论,以及对某些偏微分方程(PDE)弱解概念的引入,都显得非常自然且具有前瞻性。这使得读者在掌握基础的同时,也能对下一步的学习方向有所预判。我特别喜欢其中一些章节后面附带的“进一步阅读”建议,这些建议非常精准地指出了各个分支的经典文献和最新进展,为希望进入研究生阶段继续深造的读者提供了清晰的路线图。这本书仿佛在告诉你:你已经掌握了行走江湖的基本功,现在,选择你的战场吧。它提供的不仅仅是知识,更是一种学术视野的拓宽。

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