数学物理方法与仿真

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出版者:
作者:杨华军
出品人:
页数:386
译者:
出版时间:2011-7
价格:46.00元
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isbn号码:9787121139321
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图书标签:
  • 数学
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具体描述

本书系统地阐述了复变函数论、数学物理方程的各种解法、特殊函数以及计算机仿真编程实践等内容,对培养思维能力和实践编程能力具有指导意义。本书在取材的深度和广度上充分考虑到前沿学科领域知识内容,形成了具有前沿学科特点的数学物理方法与计算机仿真相结合的系统化理论体系。

本书结构层次清晰,理论具有系统性和完整性,重点立足于对思维能力的培养,加强计算机仿真能力的训练,分别介绍了复变函数、数学物理方程和特殊函数的计算机仿真求解及其解的仿真图形显示。习题解答和仿真程序等可以通过网络下载。

本书可作为物理学、地球物理学、电子信息科学、光通信技术、空间科学、天文学、地质学、海洋科学、材料科学等学科领域的理工科大学本科教材,也可供相关专业的研究生、科技工作者作为参考资料并进行计算机仿真训练。

《数学物理方法与仿真》是一本旨在为读者提供严谨的数学工具和实用的计算方法,以解决物理学及工程学中诸多复杂问题的著作。本书内容涵盖了从基础的微分方程理论到高级的数值模拟技术,力求在理论深度与实践应用之间取得精妙的平衡。 核心内容概览: 本书围绕着“数学方法”与“物理应用”两条主线展开,通过深入浅出的讲解,帮助读者构建起解决实际问题的知识体系。 第一部分:数学方法基础 线性代数在物理中的应用: 详细阐述向量空间、线性变换、特征值与特征向量等概念,并结合量子力学中的态矢、算符表示,以及经典力学中的模式分析等实际案例,展示线性代数在物理描述中的核心地位。读者将学习如何利用矩阵运算简化复杂的物理方程组,以及理解物理系统的对称性与不变性。 微分方程的理论与求解: 涵盖常微分方程(ODE)和偏微分方程(PDE)的经典理论,包括解的存在性与唯一性、级数解法、积分变换法(如傅里叶变换、拉普拉斯变换)等。针对物理学中常见的PDE,如波动方程、热传导方程、拉普拉斯方程,将介绍其物理意义和多种解析解法,包括分离变量法、格林函数法等。 复变函数与积分: 深入探讨复变函数的基本性质、解析性、柯西-黎曼方程,以及复积分、留数定理等。本书将重点介绍复变函数在处理物理问题中的强大能力,例如求解难以解析处理的实积分、分析场论中的奇异性、以及在电路分析和信号处理中的应用。 张量分析及其在物理中的应用: 介绍张量的定义、运算规则、协变与逆变分量,以及张量在描述物理量(如应力、应变、电磁场)中的必要性。读者将学习如何在不同坐标系下进行物理量的描述和变换,特别是在广义相对论和连续介质力学等领域,张量分析是不可或缺的工具。 群论基础与物理对称性: 介绍群的基本概念、子群、陪集、同态与同构等。重点将放在群论在物理学中的应用,如晶体学中的空间群、粒子物理中的对称性群、以及量子力学中的角动量代数。通过学习群论,读者能够更深刻地理解物理系统的对称性所带来的守恒律和分类规律。 第二部分:数值仿真方法 数值积分与微分: 介绍各种数值积分方法,如梯形法则、辛普森法则、高斯积分法,以及针对高维积分的蒙特卡洛方法。同时,讲解数值微分的原理和误差分析。这些方法是求解无法解析求解的物理量积分和微分方程的基石。 求解常微分方程的数值方法: 详细介绍欧拉法、改进欧拉法、龙格-库塔(Runge-Kutta)方法等,并对不同方法的收敛性、稳定性和精度进行比较分析。本书将通过具体物理模型,如天体轨道模拟、阻尼振荡等,展示这些方法的应用。 求解偏微分方程的数值方法: 重点介绍有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)和谱方法等。针对经典的PDE,如热传导方程、流体力学方程,将演示如何构建差分格式、弱形式,以及如何进行网格划分和边界条件处理。 线性方程组的数值求解: 讨论直接解法(如高斯消元法、LU分解)和迭代解法(如雅可比法、高斯-赛德尔法),并分析其在不同情况下的适用性。 本征值问题的数值求解: 介绍幂法、反幂法、QR算法等求解大型矩阵本征值和本征向量的方法,这对于理解物理系统的模式、稳定性分析至关重要。 计算机实现与可视化: 提供关于如何将数学模型转化为计算机代码的指导,强调算法的效率和鲁棒性。同时,介绍如何利用可视化技术(如Matplotlib、ParaView等)将计算结果以直观的方式呈现,以便于分析和理解。 本书的特点: 理论与实践并重: 每一项数学方法在介绍其严谨的理论基础上,都会紧密结合物理学中的具体问题进行阐述和应用,确保读者不仅理解“是什么”,更明白“为什么”以及“如何用”。 循序渐进的结构: 从基础的数学工具到复杂的数值模拟技术,本书的章节安排由浅入深,逻辑清晰,便于读者逐步掌握。 丰富的实例分析: 通过大量精心挑选的物理学和工程学实例,例如量子力学的薛定谔方程求解、电磁场的有限元分析、流体力学的数值模拟等,使抽象的数学概念变得具体生动。 强调计算思维: 鼓励读者将理论知识转化为计算模型,并通过实际编程练习加深理解,培养解决问题的计算思维能力。 《数学物理方法与仿真》旨在成为物理学、工程学、计算科学等领域研究人员和学生的宝贵参考资料,帮助他们掌握解决复杂科学问题的核心能力。

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目录信息

目录
第一篇 复变函数论
第1章 复数与复变函数2
1.1 复数概念及其运算3
1.1.1 复数概念3
1.1.2 复数的基本代数运算4
1.2 复数的表示4
1.2.1 复数的几何表示4
1.2.2 复数的三角表示5
1.2.3 复数的指数表示6
1.2.4 共轭复数6
1.2.5 复球面、无穷远点7
1.3 复数的乘幂与方根8
1.3.1 复数的乘幂8
1.3.2 复数的方根9
1.3.3 实践编程:正17边形的几何作图法10
1.4 区域11
1.4.1 基本概念11
1.4.2 区域的判断方法及实例分析13
1.5 复变函数14
1.5.1 复变函数概念14
1.5.2 复变函数的几何意义———映射15
1.6 复变函数的极限16
1.6.1 复变函数极限概念16
1.6.2 复变函数极限的基本定理16
1.7 复变函数的连续17
1.7.1 复变函数连续的概念17
1.7.2 复变函数连续的基本定理18
1.8 典型综合实例18
小结23
习题24
计算机仿真编程实践25
第2章 解析函数27
2.1 复变函数导数与微分27
2.1.1 复变函数的导数27
2.1.2 复变函数的微分概念29
2.1.3 可导的必要条件29
2.1.4 可导的充分必要条件31
2.1.5 求导法则32
2.1.6 复变函数导数的几何意义33
2.2 解析函数34
2.2.1 解析函数的概念34
2.2.2 解析函数的法则35
2.2.3 函数解析的充分必要条件35
2.2.4 解析函数的几何意义(映射的保角性) 38
2.3 初等解析函数39
2.3.1 指数函数(单值函数) 39
2.3.2 对数函数———指数函数的反函数(多值函数) 40
2.3.3 三角函数(单值函数) 42
2.3.4 反三角函数(多值函数) 44
2.3.5 双曲函数(单值函数) 44
2.3.6 反双曲函数(多值函数) 45
2.3.7 整幂函数zn(单值函数) 46
2.3.8 一般幂函数与根式函数w=n槡z(多值函数) 46
2.3.9 多值函数的基本概念48
2.4 解析函数与调和函数的关系49
2.4.1 调和函数与共轭调和函数的概念49
2.4.2 解析函数与调和函数之间的关系50
2.4.3 解析函数的构建方法50
2.5 解析函数的物理意义———平面矢量场52
2.5.1 用解析函数表述平面矢量场52
2.5.2 静电场的复势52
2.6 典型综合实例54
小结57
习题57
计算机仿真编程实践58
第3章 复变函数的积分59
3.1 复变函数的积分59
3.1.1 复变函数积分的概念59
3.1.2 复积分存在的条件及计算方法60
3.1.3 复积分的基本性质60
3.1.4 复积分的计算典型实例61
3.1.5 复变函数环路积分的物理意义62
3.2 柯西积分定理及其应用63
3.2.1 柯西积分定理63
3.2.2 不定积分64
3.2.3 典型应用实例66
3.2.4 柯西积分定理(柯西?古萨定理)的物理意义66
3.3 基本定理的推广———复合闭路定理67
3.4 柯西积分公式70
3.4.1 有界区域的单连通柯西积分公式70
3.4.2 有界区域的复连通柯西积分公式71
3.4.3 无界区域的柯西积分公式72
3.5 柯西积分公式的几个重要推论74
3.5.1 解析函数的无限次可微性(高阶导数公式) 74
3.5.2 解析函数的平均值公式76
3.5.3 柯西不等式76
3.5.4 刘维尔定理76
3.5.5 莫勒纳定理77
3.5.6 最大模原理77
3.5.7 代数基本定理77
3.6 典型综合实例78
小结82
习题84
计算机仿真编程实践85
第4章 解析函数的幂级数表示86
4.1 复数项级数的基本概念86
4.1.1 复数项级数概念86
4.1.2 复数项级数的判断准则和定理86
4.2 复变函数项级数88
4.3 幂级数90
4.3.1 幂级数概念90
4.3.2 收敛圆与收敛半径91
4.3.3 收敛半径的求法92
4.4 解析函数的泰勒级数展开式94
4.4.1 泰勒级数95
4.4.2 将函数展开成泰勒级数的方法96
4.5 罗朗级数及展开方法97
4.5.1 罗朗级数97
4.5.2 罗朗级数展开方法实例99
4.5.3 用级数展开法计算闭合环路积分101
4.6 典型综合实例102
小结105
习题107
计算机仿真编程实践108
第5章 留数定理109
5.1 解析函数的孤立奇点109
5.1.1 孤立奇点概念109
5.1.2 孤立奇点的分类及其判断定理109
5.2 解析函数在无穷远点的性质113
5.3 留数概念114
5.4 留数定理与留数和定理116
5.5 留数的计算方法117
5.5.1 有限远点留数的计算方法117
5.5.2 无穷远点的留数计算方法119
5.6 用留数定理计算实积分120
5.6.1 ∫2π0 R(cosθ,sinθ)dθ型积分121
5.6.2 ∫+∞-∞P(x) Q(x)dx型积分122
5.6.3 ∫+∞-∞ f(x)eiaxdx(a>0)型积分124
5.6.4 其他类型(积分路径上有奇点)的积分计算举例126
5.7 典型综合实例128
小结131
习题133
计算机仿真编程实践134
第6章 保角映射135
6.1 保角映射的概念135
6.2 分式线性映射136
6.2.1 分式线性映射的概念136
6.2.2 两种基本映射137
6.2.3 分式线性映射的性质138
6.2.4 分式线性映射的确定及应用139
6.2.5 三类典型的分式线性映射142
6.3 几个初等函数所构成的映射145
6.3.1 幂函数映射145
6.3.2 指数函数w=ez映射146
6.3.3 儒可夫斯基函数映射147
6.4 典型综合实例148
小结150
习题152
计算机仿真编程实践153
第一篇复变函数论全篇总结框图153
第一篇综合测试题15
第7章 数学建模———数学物理定解问题156
7.1 数学建模———波动方程类型的建立158
7.1.1 波动方程的建立158
7.1.2 波动方程的定解条件164
7.2 数学建模———热传导方程类型的建立165
7.2.1 数学物理方程———热传导类型方程的建立165
7.2.2 热传导(或扩散)方程的定解条件168
7.3 数学建模———稳定场方程类型的建立169
7.3.1 稳定场方程类型的建立169
7.3.2 泊松方程和拉普拉斯方程的定解条件170
7.4 数学物理定解理论171
7.4.1 定解条件和定解问题的提法171
7.4.2 数学物理定解问题的适定性172
7.4.3 数学物理定解问题的求解方法172
7.5 典型综合实例172
小结175
习题175
计算机仿真编程实践176
第8章 二阶线性偏微分方程的分类177
8.1 基本概念177
8.2 数学物理方程的分类178
8.3 二阶线性偏微分方程标准化181
8.4 二阶线性常系数偏微分方程的进一步化简183
8.5 线性偏微分方程解的特征185
8.6 典型综合实例185
小结186
习题187
计算机仿真编程实践187
第9章 行波法与达朗贝尔公式188
9.1 二阶线性偏微分方程的通解188
9.2 二阶线性偏微分方程的行波解189
9.3 达朗贝尔公式190
9.3.1 一维波动方程的达朗贝尔公式190
9.3.2 达朗贝尔公式的物理意义191
9.4 达朗贝尔公式的应用191
9.4.1 齐次偏微分方程求解191
9.4.2 非齐次偏微分方程的求解194
9.5 定解问题的适定性验证195
9.6 典型综合实例196
小结198
习题199
计算机仿真编程实践200
第10章 分离变量法201
10.1 分离变量理论201
10.1.1 偏微分方程变量分离及条件201
10.1.2 边界条件可实施变量分离的条件202
10.2 直角坐标系下的分离变量法202
10.2.1 分离变量法介绍202
10.2.2 解的物理意义205
10.2.3 三维形式的直角坐标分离变量206
10.2.4 直角坐标系分离变量例题分析207
10.3 二维极坐标系下拉普拉斯方程的分离变量法210
10.4 球坐标系下的分离变量法213
10.4.1 拉普拉斯方程Δu=0的分离变量(与时间无关) 213
10.4.2 与时间有关的方程的分离变量215
10.4.3 亥姆霍兹方程的分离变量216
10.5 柱坐标系下的分离变量216
10.5.1 与时间无关的拉普拉斯方程分离变量216
10.5.2 与时间相关的方程的分离变量218
10.6 非齐次二阶线性偏微分方程的解法219
10.6.1 泊松方程非齐次方程的特解法219
10.6.2 非齐次偏微分方程的傅里叶级数解法221
10.7 非齐次边界条件的处理222
10.8 典型综合实例224
小结228
习题230
计算机仿真编程实践232
第11章 幂级数解法———本征值问题233
11.1 二阶常微分方程的幂级数解法233
11.1.1 幂级数解法理论概述233
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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在我看来,一本优秀的数学物理书籍,应当如同一位经验丰富的向导,引领读者穿越数学的丛林,抵达物理真理的彼岸。“数学物理方法与仿真”这个书名,无疑勾起了我内心深处的探索欲。我一直对如何用严谨的数学语言来描述和预测那些令人着迷的物理现象抱有浓厚的兴趣,而“仿真”的加入,更是为这种兴趣注入了强大的实践动力。我非常期待书中能够深入浅出地讲解那些在物理学中不可或缺的数学工具。例如,我渴望能够更深刻地理解傅里叶分析的精妙之处,它如何能够将复杂的问题分解成简单的频率成分,又如何在光学、声学以及量子力学中大放异彩。复变函数,我一直觉得它蕴含着解决许多棘手积分问题的密钥,我希望看到它在物理学中的具体应用,以及它如何能够帮助我们理解那些在实数域难以处理的现象。而对于微分方程,我希望能更系统地学习它们在描述各种物理过程中的强大威力,并掌握各种解析和数值解法,从而能够精确地模拟物理系统的演化。更令我兴奋的是“仿真”这个部分。我希望能学习如何将这些抽象的数学模型转化为计算机可执行的代码,从而能够模拟出真实的物理世界。例如,我希望学习如何利用数值方法来模拟天体的运动轨迹,或者如何研究材料在极端温度下的物理性质。这本书能否为我提供一个清晰的学习框架,让我能够从理论的学习,顺利地过渡到实际的计算和模拟,并能够独立地运用这些知识去解决各种复杂的物理问题,是我衡量其价值的决定性因素。

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翻开这本书,我首先被它对数学物理研究历史的概述所吸引。从早期经典力学奠基人如牛顿、拉格朗日、哈密顿的贡献,到后期麦克斯韦、爱因斯坦、狄拉克等对电磁学和相对论的革命性工作,再到现代量子场论和弦理论的深邃探索,这本书似乎在试图构建一个完整的数学物理知识体系的图谱。我一直认为,理解一个学科的发展脉络,对于深入掌握其核心思想至关重要。这本书是否能够清晰地梳理出不同时期数学工具的演进与物理理论的相互促进关系?例如,微积分的发明如何赋能了经典力学的精确描述,而复变函数和群论又在量子力学的发展中扮演了怎样的角色?更让我感兴趣的是,它是否能从数学的视角,揭示不同物理理论之间的内在联系,比如,统一场论的尝试,或者统计力学与量子力学之间的桥梁。此外,书中关于“仿真”的部分,是否会介绍一些数值计算的方法,例如有限元法、有限差分法,或者蒙特卡洛方法,并展示它们在解决复杂物理问题时的强大威力?我希望它能带领我走进那些抽象的数学公式背后,看到它们如何被转化为计算机能够理解的语言,最终模拟出真实的物理世界。例如,在天体物理学中,如何通过数值积分来模拟星系的形成和演化,或者在凝聚态物理学中,如何利用量子蒙特卡洛方法来研究材料的性质,这些都是我非常想了解的应用场景。这本书能否在我心中播下深入研究数学物理和计算科学的种子,并提供一条清晰的学习路径,是我关注的重点。

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这本书的标题,"数学物理方法与仿真",着实勾起了我对物理世界背后那精妙数学规律的好奇心。拿到实体书的那一刻,厚实的纸张和清晰的排版就给人一种踏实感,仿佛预示着一次严谨而深入的探索之旅。我一直对如何用数学语言来描述和预测物理现象着迷,从牛顿力学到量子力学,再到广义相对论,数学总是那个不可或缺的基石。这本书,正如其名,似乎就提供了一个系统性的框架,将那些抽象的数学工具与它们在物理世界的具体应用相结合,并且还引入了“仿真”这一现代科技的翅膀,这让我对接下来的阅读充满了期待。我尤其关心它如何解释那些看似难以捉摸的物理现象,比如流体动力学的湍流,或者量子纠缠的微妙之处,是不是能够通过有效的数学模型和计算机仿真来窥探一二。书中是否会涉及傅里叶分析、拉普拉斯变换、微分方程组、张量分析等核心数学工具,以及它们在热力学、电磁学、量子力学、经典力学等不同分支中的具体实现,这些都是我非常期待的内容。而且,“仿真”这个词,意味着不仅仅是理论的推导,更是将理论转化为可执行的计算过程,这对于理解复杂的物理系统,比如气候变化、天体演化,甚至是新材料的设计,都至关重要。这本书是否能提供一些实际的代码示例,或者至少是一些清晰的算法描述,将是衡量其“仿真”部分实用性的关键。我对它能否将那些高深的数学概念变得更加直观和易于理解抱有很高的期望,毕竟,物理的魅力在于它的解释力和预测力,而数学是实现这一切的语言。

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我之所以对这本书如此期待,是因为它触及了我对物理学最核心的理解:那就是物理学的本质在于用数学来描述和预测世界。而“仿真”的加入,则让这种描述和预测变得触手可及,充满了实践的可能性。“数学物理方法与仿真”这个标题,就像是为我量身定做的一样。我希望这本书能够深入浅出地讲解那些在物理学中不可或缺的数学工具。例如,我希望能够详细了解如何运用线性代数和群论来分析量子力学中的对称性,以及如何利用微积分和微分方程来刻画经典力学和场论中的运动规律。傅里叶分析在我看来是一种极其强大的工具,能够将复杂的信号分解成简单的频率成分,我希望书中能详细阐述其在物理学中的各种应用,从波的传播到量子态的描述。复变函数,我总觉得它蕴藏着解决许多数学难题的钥匙,尤其是在积分运算方面,我希望看到它在物理问题中的巧妙运用。而“仿真”部分,更是我关注的焦点。我希望它能教会我如何将那些抽象的数学模型转化为计算机可执行的代码,例如,如何运用有限差分法来求解偏微分方程,或者如何运用蒙特卡洛方法来模拟复杂的概率过程。我想了解,如何利用这些工具来模拟宇宙的演化,或者研究物质在极端条件下的性质。这本书能否帮助我构建起从数学理论到计算模拟的完整知识体系,是我衡量它价值的关键。

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这本书的标题,“数学物理方法与仿真”,恰好是我在物理学习道路上一直在寻找的连接点。我深刻理解,数学是物理学的语言,而“仿真”则是这门语言最生动的表达方式。我非常好奇书中会如何系统地介绍那些支撑起现代物理学大厦的数学工具。例如,我希望能够深入了解如何运用复变函数来解析那些在实数域难以求解的积分,以及它在量子力学中如何扮演重要角色。傅里叶分析,在我看来,是一种能够揭示隐藏在复杂现象背后的规律的强大工具,我期待书中能详细阐述它在信号处理、图像识别以及物理波动的分析中的应用。对于微分方程,我希望能够看到它们是如何被用来精确描述从行星运动到量子粒子行为的各种物理过程,并且了解各种解析和数值解法的优劣。更令我着迷的是“仿真”这个部分。我希望它能教会我如何将这些抽象的数学模型转化为可执行的计算程序,从而能够模拟出真实的物理世界。例如,我希望学习如何利用数值方法来模拟三体运动的混沌行为,或者如何利用有限元方法来分析复杂结构的应力分布。这本书能否为我提供一套完整的学习路径,让我能够从理论的掌握,顺利过渡到实际的计算和模拟,并能够独立地运用这些知识去解决实际问题,是我衡量其价值的关键。

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作为一名对理论物理充满热情的学生,我一直在寻找一本能够将抽象的数学概念与具体的物理应用无缝连接的书籍。"数学物理方法与仿真"这个名字,正是我一直在寻找的!我非常期待它能够深入浅出地讲解傅里叶分析、复变函数、张量分析等核心数学工具,并展示它们是如何被巧妙地运用在描述电磁波的传播、流体的运动、量子粒子的行为等等。例如,我希望书中能够详细阐述如何利用傅里叶变换来分析信号和频谱,以及它在光学和声学中的应用;如何通过复变函数来求解复杂的积分方程,或者在量子力学中处理角动量算符;如何运用张量分析来表述广义相对论中的时空几何,以及它在连续介质力学中的应用。更吸引我的是“仿真”这一部分,这让我对如何将这些数学模型转化为可执行的计算过程产生了浓厚的兴趣。我希望书中能够介绍一些常用的数值模拟技术,并提供一些具体的代码示例,哪怕只是伪代码,也能帮助我理解如何用计算机来模拟物理现象。例如,如何用有限差分法来求解薛定谔方程,模拟量子粒子的演化;如何用有限元法来模拟电磁场的分布,或者模拟热量的传导。我期待这本书能够不仅仅是理论的罗列,更能通过生动的例子和直观的图示,将抽象的数学概念变得具体可感,让我在理解物理现象的同时,也能掌握将其应用于实际问题解决的方法。

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这本书的封面设计给我留下了一种严谨而现代的印象,而“数学物理方法与仿真”的标题则直接击中了我的兴趣点。我一直认为,物理学的魅力在于它能够用简洁而优美的数学语言来描述极其复杂的自然现象,而“仿真”则赋予了这些数学模型生命力,使其能够预测和探索未知。我非常好奇书中会如何介绍那些在物理学中扮演核心角色的数学工具,比如微积分、微分方程、线性代数、复变函数、傅里叶分析等等。我希望它能够不仅仅是公式的堆砌,而是能够深入剖析这些数学方法是如何从物理问题中提炼出来的,又是如何反过来帮助我们理解和解决这些问题的。例如,我想知道,牛顿的万有引力定律是如何用微分方程来精确描述的?电磁波的传播,是否可以通过波动方程和傅里叶分析来清晰地解释?量子力学的概率解释,是否与希尔伯特空间和算符的理论紧密相连?而“仿真”这一部分,则是我最期待的。我希望它能教会我如何将这些抽象的数学模型转化为具体的计算机程序,通过数值计算来模拟物理过程。例如,我想学习如何用数值方法来模拟行星的轨道运动,或者模拟气体的热运动,甚至模拟量子系统的演化。我特别关注书中是否会涉及一些实际的应用案例,例如,如何在工程领域用数学物理方法来分析结构的稳定性,或者如何在材料科学中用仿真来预测材料的性能。这本书能否为我打开一扇通往计算物理世界的大门,并提供一把开启这扇门的钥匙,这是我最期待的。

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在我看来,一本好的数学物理方法书籍,不仅仅是数学公式的集合,更应该是一座连接数学抽象与物理现实的桥梁。“数学物理方法与仿真”这个书名,恰恰点出了这一点。我一直对如何用数学语言精确地描述和预测物理现象充满兴趣,而“仿真”这个词则更是将这种兴趣引向了更实际的应用层面。我非常期待书中能够系统地介绍那些在物理学领域至关重要的数学工具,例如,如何运用向量微积分和张量分析来描述力场和曲面?傅里叶级数和变换在分析周期性现象和信号处理中扮演着怎样的角色?复变函数又如何能帮助我们解决那些在实数域中棘手的积分问题?我尤其想知道,书中会如何讲解那些核心的微分方程,比如波动方程、热传导方程、薛定谔方程,它们是如何从物理原理中推导出来的,又有哪些主要的解析和数值解法?更令我兴奋的是“仿真”这一部分。我希望它能教会我如何将这些数学模型转化为计算机能够执行的算法,从而能够模拟出真实的物理世界。例如,我是否能学到如何通过数值方法来模拟流体动力学中的湍流现象,或者如何通过量子蒙特卡洛方法来研究材料的性质?我希望这本书能够提供一些具体的例子和指导,帮助我理解在实际的科学研究和工程应用中,这些数学方法和仿真技术是如何发挥作用的。这本书能否让我感受到数学的严谨与物理的生动之间的完美契合,是我最关注的。

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这本书的标题——“数学物理方法与仿真”,精准地概括了我一直以来对物理学习的追求。我渴望的不仅仅是理解那些物理定律背后的数学原理,更希望能够掌握将这些原理转化为实际计算和模拟的技能。我尤其期待书中对数学方法的介绍能够深入浅出,例如,如何利用傅里叶分析来分解复杂的物理信号,或者如何运用复变函数来解决那些在实数域难以处理的积分问题。对于微分方程,我希望能够看到它们在描述从经典力学到量子力学等各个领域的物理现象时的强大威力,并且了解求解这些方程的各种解析和数值方法。特别是“仿真”部分,我对此充满了好奇。我希望书中能够介绍一些主流的数值计算技术,比如有限差分法、有限元法、谱方法等,并能提供一些实际的应用案例,展示它们如何在计算机上重现复杂的物理过程。例如,如何模拟一个天气系统,或者如何计算一个黑洞的引力波,亦或是如何研究纳米材料的电子性质。我期望这本书能够为我提供一套完整的学习框架,让我能够从数学理论的学习,顺利过渡到计算模拟的实践,并且能够独立地运用这些知识来解决各种复杂的物理问题。如果书中能包含一些示例代码,或者清晰的算法流程描述,那将是对我学习的巨大帮助。总而言之,我希望通过这本书,能够真正领会到数学与物理的融合之美,并掌握将理论转化为实践的能力。

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我对于这本书的核心内容,也就是“数学物理方法”部分,抱有极大的期望。我希望它能够系统地介绍那些支撑起整个现代物理大厦的数学工具,并且不仅仅是罗列公式,而是能够深入讲解这些工具的由来、性质以及它们与物理概念之间的内在联系。例如,我非常想了解,为什么偏微分方程在描述物理现象时如此强大,像波动方程、热传导方程、拉普拉斯方程等等,它们各自描述了哪些物理过程,又有哪些解法?书中是否会涉及傅里叶级数和傅里叶变换,以及它们在信号分析、图像处理和量子力学中的广泛应用?关于复变函数,我希望能够看到它如何在积分计算、解析延拓等方面展现其优越性,尤其是在解决一些在实数域难以处理的物理问题时。而张量分析,作为广义相对论的基石,我迫切想了解它如何描述弯曲时空中的物理规律,以及它在连续介质力学中的应用。除了这些经典工具,我也好奇书中是否会涉及一些更现代的数学方法,比如群论在量子力学对称性中的作用,或者泛函分析在量子场论中的重要性。更重要的是,“仿真”这一部分,我期望它能提供一些关于如何将这些数学模型转化为计算算法的指导。例如,如何选择合适的数值积分方法来求解微分方程,如何进行网格划分,以及如何处理边界条件等等。我希望通过这本书,能够真正理解数学语言是如何驱动物理世界的,并且能够掌握将这些语言转化为计算机模拟的技能,从而能够独立地探索和解决更复杂的物理问题。

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北大两个学期的课,贵校要一学期上完。填鸭不是这么填的,工科培养不是这么功利草率的。懒政要不得!!

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