高等工程數學-第六版(下冊)

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圖書描述

經典力學基礎與應用:現代工程科學的基石 本書簡介: 《經典力學基礎與應用》是一本深入淺齣、內容詳實的教材,專為高等工科院校的本科生和研究生設計。本書旨在構建堅實的理論框架,並係統展示經典力學在現代工程實踐中的廣泛應用。我們相信,對自然界中物體運動規律的深刻理解是所有工程學科發展的不竭源泉。 第一部分:運動的描述與分析 本部分著重於建立精確描述宏觀物體運動的數學工具。 第1章 質點運動學與動力學基礎 本章從牛頓運動定律(Newton's Laws of Motion)的嚴謹闡述入手,這是整個經典力學體係的邏輯起點。我們詳細討論瞭慣性係與非慣性係的概念,特彆是引入瞭科裏奧利力(Coriolis Force)和離心力(Centrifugal Force)在鏇轉參考係下的重要性。 運動學分析: 矢量錶示法在描述麯綫運動中的優勢被充分挖掘。我們係統分析瞭直綫運動、平麵麯綫運動(包括圓周運動、拋物綫運動)以及空間麯綫運動的位移、速度和加速度。針對工程應用,對瞬時速度和加速度的物理意義進行瞭細緻的剖析。 動力學基礎: 綫性動量守恒定律(Conservation of Linear Momentum)作為牛頓第二定律的積分形式,被置於核心地位。本章詳述瞭如何利用動量定理解決變質量係統的問題,例如火箭推進理論的初步探討。 第2章 功、能與能量守恒 能量是連接力學、熱學和電磁學的橋梁。本章著重於功(Work)的概念及其與力的關係,並由此引齣動能(Kinetic Energy)和勢能(Potential Energy)。 保守力場與勢能: 我們嚴格定義瞭保守力(Conservative Forces)的判據,並詳細推導瞭各種常見保守力(如重力、彈性力)對應的勢能函數。勢能的概念極大地簡化瞭復雜係統的受力分析。 機械能守恒定律: 在沒有非保守力做功的情況下,機械能守恒定律成為解決運動問題的強大工具。本章通過大量實例,展示瞭如何利用能量法代替復雜的微分方程求解,例如在機械設計中確定臨界速度或最大行程。 功率與能量耗散: 功率(Power)作為能量隨時間的變化率,在機械設計中具有直接的工程意義。本章也適度引入瞭摩擦力等非保守力對係統能量的影響。 第3章 剛體的基本運動與角動量 從質點運動過渡到具有確定形狀和大小的剛體運動,是工程力學中的一大飛躍。 剛體的運動描述: 剛體的運動被分解為平動和繞定軸轉動。本章重點介紹瞭轉動定律(Rotation Dynamics),即牛頓第二定律在轉動形式下的錶達:$mathbf{M} = frac{dmathbf{L}}{dt}$。 轉動慣量與轉動動量: 轉動慣量(Moment of Inertia)的計算是本章的難點和重點。我們詳細闡述瞭平行軸定理(Parallel Axis Theorem)和轉動慣量的主軸概念。角動量(Angular Momentum)的守恒在分析陀螺儀、飛輪等精密機械的穩定性問題時至關重要。 第二部分:約束下的運動與高級分析方法 本部分將分析引入各種復雜的約束條件,並引入更抽象、更強大的分析工具,為深入學習後續的振動學和控製理論打下基礎。 第4章 約束動力學:拉格朗日力學入門 傳統牛頓力學在處理復雜約束(如多連杆機構、約束在麯麵上的運動)時,往往需要引入大量的約束力,計算過程異常繁瑣。拉格朗日力學提供瞭一種更為優雅的途徑。 廣義坐標與約束方程: 本章首先介紹如何選擇最少的獨立坐標——廣義坐標(Generalized Coordinates)來描述係統構型。 拉格朗日方程的推導: 基於達朗貝爾原理(d'Alembert's Principle)和最小作用量原理(Hamilton's Principle),我們推導齣標準的二階常微分方程形式的拉格朗日方程(Lagrange's Equations of the Second Kind)。 守恒量與循環坐標: 通過分析拉格朗日量中不顯含某個廣義坐標時所對應的運動守恒量(即循環坐標),可以將方程降階,這在求解周期性運動中非常有效。 第5章 振動分析基礎 振動是機械和結構工程中普遍存在的現象。本章側重於最基礎的綫性係統分析。 單自由度係統: 詳細分析瞭無阻尼、有阻尼的自由振動和受迫振動。重點在於理解特徵頻率(Natural Frequency)和阻尼比(Damping Ratio)對係統響應的影響。 共振現象: 共振(Resonance)在工程中既是需要利用的現象(如諧振電路),也是需要避免的災難(如結構破壞)。本章結閤瞭復數方法和相角分析,深入剖析瞭共振的條件和危害。 多自由度係統的解耦: 對於雙自由度甚至更多自由度係統,本章引導學生理解主坐標(Principal Coordinates)的概念,並通過矩陣特徵值問題,求解係統的固有頻率和振型(Mode Shapes)。 第三部分:場論與連續介質基礎 經典力學不僅描述質點和剛體,更要描述流體和彈性體的行為。本部分為流體力學和固體力學的深入學習做準備。 第6章 場論基礎:梯度、散度和鏇度 本章引入矢量微積分,這是描述場(Field)分布和演化的關鍵工具。 矢量微分算子: 詳細解釋瞭梯度(Gradient)、散度(Divergence)和鏇度(Curl)的幾何意義和物理含義。例如,散度與源的分布相關,鏇度與流體的鏇轉性相關。 積分定理: 高斯散度定理(Gauss's Divergence Theorem)和斯托剋斯定理(Stokes' Theorem)將場在區域上的積分與其邊界上的積分聯係起來,是理解連續介質中守恒定律(如質量守恒、動量守恒)的數學基礎。 第7章 流體靜力學與基本流動概念 本章將場論應用於流體。 流體靜力學: 探討流體在平衡狀態下的壓力分布,包括帕斯卡定律(Pascal's Law)和阿基米德原理(Archimedes' Principle)。 流體動力學初步: 介紹流綫的概念以及歐拉方程(Euler Equation)的物理背景,為後續學習不可壓縮、無粘性流體的伯努利方程(Bernoulli's Equation)奠定基礎。 結語 本書的編排邏輯由具體到抽象,由質點到場,層層遞進,旨在培養學生嚴謹的物理直覺和強大的數學建模能力。書後附有詳盡的公式索引和大量具有挑戰性的習題,確保讀者能夠將所學知識應用於解決真實的工程問題。掌握經典力學,即掌握瞭對物理世界最直觀、最基礎的描述能力。

著者信息

圖書目錄

圖書序言

圖書試讀

用户评价

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談到這本《高等工程數學-第六版(下冊)》,我必須承認,它給我的學習體驗非常「兩極分化」。一方麵,書中關於偏微分方程的內容,例如弦振動方程、熱傳導方程和調和方程的求解,真是太精彩瞭!書中係統地介紹瞭分離變數法、傅立葉級數展開等經典方法,並且針對不同邊界條件和初始條件的情況,都給齣瞭詳盡的推導和討論。我記得在我研究某個熱傳導的工程問題時,必須要精確地描述溫度隨時間和空間的變化,這本手邊的書就提供瞭最直接、最權威的解決方案。書中不僅講解瞭理論,還包含瞭許多數值模擬的思路和方法,讓我可以將理論知識轉化為實際的程式碼。然而,另一方麵,書中有些關於特徵值問題的討論,我個人覺得稍微有些過於理論化,與我實際應用中的需求稍微有些距離。當然,我知道這些理論對於理解更深層次的數學結構很重要,但對於我當時急需解決工程問題的場景來說,需要花費額外的時間去篩選和提取對我最有用的資訊。總體來說,這本書是一本「寶山」,但要挖齣適閤自己的「金子」,需要一點技巧和耐心。

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拿到這本《高等工程數學-第六版(下冊)》,我最直接的感受是它的「實在」。書中的內容,特別是關於複變函數與積分變換的部分,感覺就像是為瞭解決工程上遇到的各種「疑難雜癥」而量身打造的。我記得有一次在處理電路分析的暫態響應問題時,傳統的方法計算起來非常繁瑣,幾經嘗試無果後,我翻到瞭書中關於拉普拉斯變換和傅立葉變換的章節。書中詳細介紹瞭這些變換的定義、性質,以及如何利用它們來簡化微分方程的求解過程。書中通過大量實際的電路圖和物理情境,展示瞭如何將工程問題轉化為數學模型,再利用這些變換工具來找到解答。例如,在分析具有初始條件的線性常微分方程組時,利用拉普拉斯變換可以將其轉化為代數方程,求解起來就方便多瞭。此外,書中對於留數定理的講解,以及如何運用它來計算複雜的積分,更是讓我受益匪淺。這本書給我最大的啟發是,數學工具的選擇和運用,對於工程問題的解決效率有著決定性的影響。這本書讓我看到,數學不僅僅是學術上的嚴謹,更是解決實際問題的強大武器。

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這本《高等工程數學-第六版(下冊)》在我眼中,是一本「挑戰極限」的學習工具。書中對於數值分析的深度和廣度,讓我深刻體會到工程數學的挑戰性。特別是書中關於大型線性方程組的求解,例如迭代法(如Jacobi法、Gauss-Seidel法)和直接法(如LU分解),以及矩陣特徵值問題的數值求解(如QR分解),都做瞭非常詳盡的介紹。我記得在我進行大規模結構分析時,麵對成韆上萬個未知數的線性方程組,如何高效、準確地求解,是至關重要的。書中對不同數值方法的優缺點、收斂條件、計算複雜度進行瞭深入的分析,讓我能夠根據具體問題選擇最閤適的求解策略。此外,書中對於非線性方程組的數值解法,例如Newton-Raphson法及其變種,也做瞭非常細緻的闡述。這本書讓我認識到,工程數學的學習不僅僅是理解理論,更需要掌握各種數值工具,並且能夠在實際問題中靈活運用,以剋服計算上的難題。它讓我明白瞭,在工程領域,理論與計算缺一不可。

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我對這本《高等工程數學-第六版(下冊)》的評價,可能更傾嚮於它在「啟發思考」方麵的價值。書中關於時間序列分析和訊號處理的章節,徹底改變瞭我對數據的看法。過去我總是將數據視為一堆雜亂的數字,但這本書讓我看到,數據背後可能蘊含著重要的規律和趨勢。書中對於平穩時間序列、非平穩時間序列的區分,以及ARMA、ARIMA模型的介紹,讓我能夠更好地理解和預測時間序列的行為。我記得在我分析某個經濟數據時,單純的平均值和標準差已經無法滿足需求,而書中提供的時間序列分析方法,卻能幫助我識別齣數據中的週期性、趨勢性和季節性,並進行更準確的預測。此外,書中對於濾波器的設計和離散傅立葉變換(DFT)的應用,也讓我對訊號處理有瞭更深的理解。它讓我明白,如何從嘈雜的數據中提取有用的資訊,如何去除乾擾,如何分析訊號的頻率成分。這本書不僅傳授瞭知識,更重要的是培養瞭我從數據中尋找規律、從訊號中提取資訊的敏銳度。

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我對這本《高等工程數學-第六版(下冊)》的評價,可能需要從一個稍微不同的角度切入。這本書的結構設計和內容編排,對我來說,更像是一本「進階指南」而非單純的「教科書」。它假設讀者已經具備瞭一定的工程數學基礎,所以開篇就直接切入比較複雜的主題,例如張量分析和微分幾何。對於初學者來說,這絕對是一大挑戰。我剛開始閱讀時,常常會被書中大量的符號和抽象的概念弄得暈頭轉嚮。書中對於張量在不同座標係下的變換,以及麯麵上的積分和微分運算,都做瞭非常詳細的闡述。起初我對張量在物理學和工程學中的具體應用感到睏惑,但隨著閱讀的深入,特別是看到書中將張量分析應用於廣義相對論的引力場方程,以及在材料力學中描述應力狀態的例子時,我纔真正體會到它的重要性和威力。這本書的優點在於,它毫不避諱地呈現瞭工程數學最核心、最深奧的部分,讓你不得不去麵對並徵服它們。如果你是那種追求知識深度,不滿足於錶麵現象的學習者,那麼這本書絕對會讓你欲罷不能。它會鞭策你不斷思考、不斷探索,直到你真正掌握那些艱深的理論。

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哇,拿到這本《高等工程數學-第六版(下冊)》真的是讓我又愛又恨!愛的是它內容的深度和廣度,真的讓我在學習的路上不斷被挑戰、不斷成長。還記得我為瞭某個工程專案,需要深入理解非線性微分方程組的數值解法,翻遍瞭好多資料,最後還是得迴到這本書。書中對各種數值方法的原理、收斂性分析以及實際應用都有非常詳盡的闡述,舉例也都很貼切,讓原本抽象的理論變得具體可感。特別是裡麵對於有限元素法(FEM)的介紹,從基本概念到離散化、插值函數的選擇,再到剛度矩陣的建立和求解,循序漸進,結構清晰。我在實際操作時,經常會迴頭翻閱書中對每個步驟的推導和說明,有時候會發現自己忽略瞭一些小細節,這本書就像是一個經驗豐富的老師,總能在關鍵時刻點撥我。當然,它的難度也是不容小覷的,很多章節需要花費大量的時間去消化,有時候一個小節就得研讀好幾個小時,甚至需要額外找參考資料輔助理解。但這種紮實的學習過程,卻讓我對相關領域的掌握更加穩固,也培養瞭我獨立解決問題的能力。對於那些想要在工程數學領域打下深厚基礎的同學來說,這本書絕對是不可或缺的寶藏。它不隻是課本,更像是一本陪你一起奮鬥的戰友。

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《高等工程數學-第六版(下冊)》這本書,給我的感覺就像是一本「思想的啟濛讀物」。書中的內容,特別是關於優化方法和決策理論的部分,徹底顛覆瞭我過去對工程問題解決的認知。我過去習慣於尋找唯一的、精確的解,但這本書讓我看到,在許多複雜的工程場景下,尋找「最佳」的解,或者說是在有限條件下的「最優」方案,纔是真正重要的。書中對於線性規劃、非線性規劃、動態規劃等各種優化方法的講解,都非常透徹。我尤其記得,在學習組閤優化時,書中將圖論和演算法結閤起來,例如最短路徑問題、最小生成樹問題的經典演算法,以及如何應用於物流配送、網路設計等實際問題,都讓我大開眼界。書中對於決策樹、效用函數的介紹,也讓我理解瞭如何在不確定性環境下做齣理性的決策。這本書讓我意識到,工程學不僅僅是關於物理定律和數學模型,更關乎如何在約束條件下,通過巧妙的數學工具,找到最適閤的解決方案。它讓我從一個「解題者」變成瞭更具戰略思維的「方案設計者」。

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這本《高等工程數學-第六版(下冊)》真的是一本能夠改變你對工程數學觀感的書。我記得當初剛接觸高等數學時,總覺得那些公式和定理離我的工程實踐太遙遠,學起來像是無的放矢。但自從開始使用這本書後,我纔發現原來那些複雜的數學工具,在解決實際工程問題時,竟然可以如此強大而有效。書中關於機率統計的章節,特別是針對隨機過程的介紹,讓我對信號處理和係統可靠性有瞭全新的認識。從馬可夫鏈的性質、泊鬆過程的應用,到布朗運動的數學模型,書中都給齣瞭嚴謹的推導和豐富的應用案例。例如,在進行通信係統的效能分析時,理解各種隨機誤差如何影響信號傳輸,以及如何利用機率模型進行最佳化設計,就離不開這些章節的知識。我尤其欣賞書中將理論與應用緊密結閤的方式,它不會讓你感到枯燥乏味,而是能讓你看到數學的生命力。在探討變分法的部分,書中對於最小作用量原理的講解,以及如何將其應用於彈性力學和流體力學等領域,都讓我印象深刻。這本書讓我領悟到,工程數學不是一堆死記硬背的公式,而是一套解決問題的強大思維框架。

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這本《高等工程數學-第六版(下冊)》在我手中,是一本充滿「學術氣息」的參考書。書中關於嚮量微積分和場論的部分,尤其令我印象深刻。它不僅僅是簡單地介紹瞭梯度、散度、鏇度和線積分、麵積分,更深入地探討瞭格林定理、高斯定理和斯托剋斯定理這些重要的嚮量分析定理。書中通過大量的幾何圖形和物理圖像,將這些抽象的數學概念變得生動起來。我記得在我學習電磁場理論時,這些定理是理解電場和磁場行為的基石。書中對於勢函數的引入,以及如何利用梯度來描述力場,如何利用散度來描述源項,如何利用鏇度來描述環繞效應,都給瞭我極大的幫助。此外,書中對於麯線座標係下的嚮量運算,以及張量在描述物理場中的應用,也做瞭非常深入的探討。這本書讓我體會到,嚴謹的數學推導和清晰的物理概念是密不可分的。它鼓勵我去追尋數學公式背後的物理意義,也讓我能夠用更精確的數學語言來描述複雜的物理現象。

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我對這本《高等工程數學-第六版(下冊)》的感受,是一種「紮實的積纍」。書中的內容,特別是關於多變數微積分的章節,為我後續學習更高級的工程數學概念打下瞭堅實的基礎。從全微分、方嚮導數,到重積分、麯線積分、麯麵積分,書中都做瞭非常詳細的推導和講解。我記得在我學習多變數函數的極值問題時,書中詳細介紹瞭海賽矩陣法,以及如何利用它來判斷極值的性質,這對我解決實際工程中的優化問題非常有幫助。此外,書中對於多變數函數的泰勒展開,也讓我理解瞭如何將複雜的函數進行局部近似,這在數值計算和模型簡化中至關重要。我尤其欣賞書中將這些抽象的數學概念與實際的工程應用聯繫起來,例如利用二重積分計算麯麵的麵積和體積,利用三重積分計算物體的質量分佈。這本書讓我體會到,多變數微積分不僅僅是數學理論,更是描述三維世界中各種變化的強大工具。它讓我對空間、對變化有瞭更直觀、更深刻的理解,為我後續深入學習其他工程領域的知識奠定瞭不可動搖的基礎。

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