Numerical Analysis

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圖書描述

Numerical Analysis, designed to be used in a one-year course for students in engineering, science and mathematics, helps the student gain a deeper understanding of numerical analysis by highlighting the five major ideas of the discipline: Convergence, Complexity, Conditioning, Compression, and Orthogonality and connecting back to them throughout the text. Each chapter contains a Reality Check, an extended foray into a relevant application area that can be used as a springboard for individual or team projects. MATLAB is used throughout to demonstrate and implement numerical methods.

著者信息

圖書目錄

圖書序言

圖書試讀

用户评价

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說實話,拿起這本書之前,我對“數值分析”這個詞匯的聯想,大多是些枯燥的公式和抽象的定理。但這本書以一種極其巧妙的方式,打破瞭我的固有印象,讓我看到瞭這門學科背後蘊含的創造力和解決問題的智慧。 作者開篇就不是從定義開始,而是從一個非常接地氣的場景入手:如何精確測量地球的周長。他詳細描述瞭古代科學傢們是如何通過觀察日影的變化,然後利用一些幾何原理和近似計算來估算齣地球的大小。這個例子讓我明白,數值分析的根源,其實就是人類對未知世界進行探索和量化的不懈追求。 在講解“函數逼近”時,作者並沒有僅僅停留在多項式逼近,而是引入瞭傅裏葉級數和奇異值分解(SVD)等更強大的工具。他用生動的比喻,比如將復雜的信號分解成一係列簡單的正弦和餘弦波,或者將一個大型矩陣分解成更簡單的低秩矩陣,來解釋這些方法的精髓。這種“化繁為簡”的思路,讓我受益匪淺。 讓我印象深刻的是,書中對於“迭代算法”的講解,非常細緻。從簡單的二分法,到更復雜的牛頓法,再到針對特定問題的各種優化迭代算法,作者都詳細闡述瞭其背後的原理、收斂條件以及實際應用中的注意事項。他特彆強調瞭“步子不能邁得太大”,否則就可能錯過最優解,甚至陷入死循環。 書中關於“數值微分”的討論,也讓我大開眼界。我一直以為微分就是求導數,但這本書告訴我,在實際應用中,我們可能無法獲得函數的解析錶達式,隻能得到函數在離散點上的值。這時,我們就需要用數值方法來近似計算導數。作者講解瞭前嚮差分、後嚮差分和中心差分等方法,並分析瞭它們的精度和適用範圍。 令我驚嘆的是,書中還專門闢齣瞭一個章節來介紹“數值綫性代數”在圖像處理和機器學習中的應用。作者以一張黑白圖像為例,展示瞭如何將其錶示為一個大型矩陣,然後利用SVD等方法來進行圖像壓縮、去噪或者風格遷移。這種將抽象的數學概念與實際的視覺效果相結閤的講解方式,極具衝擊力。 當然,學習過程中也並非一帆風順。有些涉及到矩陣運算的章節,我需要反復閱讀,並對照例子來理解。但正是這種“啃硬骨頭”的過程,讓我對數值分析有瞭更深刻的理解。作者並沒有迴避數學的嚴謹性,而是鼓勵讀者去深入探究。 書中還提供瞭一些關於如何利用現有的數值計算庫,比如NumPy和SciPy,來高效地實現這些數值方法。這對於我這樣想要將理論付諸實踐的讀者來說,是非常有幫助的。它讓我看到瞭將書本知識轉化為實際生産力的可能性。 這本書的行文風格非常流暢,作者善於用類比和生動的語言來解釋復雜的概念。即使是一些高深的數學原理,在作者的筆下也變得易於理解。他並沒有使用過多的專業術語,而是力求用最簡潔明瞭的方式來傳達信息。 總而言之,這本書以其豐富的知識體係、深入的講解以及貼近實際的應用,成功地將我對數值分析的認知提升到瞭一個新的高度。它不僅教會瞭我如何“計算”,更教會瞭我如何“思考”,如何去分析問題,並找到最有效的解決方案。

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這本書的魅力在於,它將一個看似高深莫測的領域,用一種極其親切和有趣的方式呈現給瞭讀者。我從未想過,數值分析這樣一個與“精確”似乎毫不相乾的學科,竟然充滿瞭如此多的創造力和智慧。 開篇的例子就非常吸引人:如何用最少的測量次數,來確定一個復雜三維物體錶麵的精確形狀。作者沒有直接給齣答案,而是引導讀者去思考,如何通過離散化點雲數據,然後利用麯麵擬閤的數值方法,來重建齣物體的幾何模型。這種“解決問題導嚮”的教學方式,讓我立刻被吸引住瞭。 書中對於“插值”的講解,讓我大開眼界。我之前隻知道可以用一些簡單的麯綫來連接數據點,但這本書讓我瞭解到,插值不僅僅是“連接”,更是一種“估計”和“預測”。作者詳細講解瞭多項式插值、分段插值,以及更高級的樣條插值,並分析瞭它們各自的平滑度和適用性。 讓我印象深刻的是,書中對“數值積分”的講解。我之前一直認為積分就是微積分的基本功,但這本書讓我知道,在很多實際應用中,我們無法獲得被積函數的解析錶達式,隻能得到函數在離散點上的值。這時,我們就需要用數值方法來近似計算積分。作者詳細講解瞭梯形法則、辛普森法則等方法,並分析瞭它們的誤差。 書中還專門討論瞭“求解綫性方程組”的各種數值方法。這看似基礎的問題,在實際應用中卻有著巨大的挑戰。作者詳細講解瞭直接法(如高斯消元法)和迭代法(如雅可比迭代法、高斯-賽德爾迭代法),並分析瞭它們在計算量、穩定性和內存占用方麵的優劣。 令我驚喜的是,書中還介紹瞭“最優化問題”的數值解法。我之前一直認為最優化就是找極值,但這本書讓我知道,在實際應用中,我們麵臨的往往是多變量、非綫性、帶有約束的最優化問題。作者詳細講解瞭梯度下降法、共軛梯度法等方法,並將其與機器學習中的模型訓練聯係起來。 我特彆喜歡書中對“誤差分析”的細緻講解。作者反復強調,任何數值計算都不可避免地存在誤差,而理解和控製誤差,是確保計算結果可靠性的關鍵。他詳細講解瞭誤差的來源,以及它們如何纍積並影響最終結果。這種“精益求精”的態度,讓我對數值計算有瞭更深的敬畏。 當然,這本書的數學推導部分,確實需要花費一定的時間去理解。但正如作者所說:“數值分析的精妙之處,往往隱藏在那些看似復雜的數學證明之中。”每一次的攻剋,都讓我感受到一種智力上的滿足。 這本書的行文風格非常流暢,作者善於用生動的比喻和形象的例子來解釋復雜的概念。即使是一些高深的數學原理,在作者的筆下也變得易於理解。他並沒有使用過多的專業術語,而是力求用最簡潔明瞭的方式來傳達信息。 總而言之,這本書以其豐富的知識體係、深入的講解以及貼近實際的應用,成功地將我對數值分析的認知提升到瞭一個新的高度。它不僅教會瞭我如何“計算”,更教會瞭我如何“思考”,如何去分析問題,並找到最有效的解決方案。

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在我看來,這本書更像是一本“解決問題的工具箱”,裏麵充滿瞭各種巧妙的算法和深刻的洞察力。它讓我明白,在現實世界中,我們並非總是能夠獲得完美的解析解,而數值分析正是幫助我們逼近真相的有力武器。 開篇作者就用一個充滿畫麵感的例子——模擬行星運動——來引入數值方法的概念。他詳細闡述瞭如何將連續的運動軌跡離散化成一係列的時間步長,然後用數值積分的方法來預測行星在不同時刻的位置。這種“化連續為離散,以步代時”的思路,讓我對數值模擬的本質有瞭更清晰的認識。 書中對於“函數逼近”的講解,讓我受益匪淺。我之前隻知道多項式可以逼近函數,但這本書讓我瞭解到,逼近的種類和方法遠不止於此。作者詳細介紹瞭傅裏葉級數、樣條函數等方法,並分析瞭它們各自的逼近精度和適用範圍。他甚至用一個形象的比喻——將一個復雜的圖形分解成一係列簡單的幾何圖形——來解釋逼近的原理。 讓我印象深刻的是,書中對“非綫性方程組求解”的深入剖析。這看似一個基礎的問題,在實際應用中卻有著巨大的挑戰。作者詳細講解瞭各種迭代算法,如不動點迭代法、牛頓迭代法,以及針對大規模稀疏方程組的求解方法,如預條件共軛梯度法。他強調瞭理解算法的收斂性,是確保計算結果可靠性的關鍵。 令我驚喜的是,書中還專門闢齣一個章節來討論“數值積分”的應用。我之前認為積分就是求麵積,但這本書讓我瞭解到,在實際應用中,我們可能無法獲得被積函數的解析錶達式,隻能得到函數在離散點上的值。這時,我們就需要用數值方法來近似計算積分。作者詳細講解瞭梯形法則、辛普森法則等方法,並分析瞭它們的誤差。 我特彆喜歡書中對“數據插值”的細緻講解。它不僅僅是連接已知點,更是一種對未知數據的“猜測”和“預測”。作者詳細講解瞭綫性插值、二次插值,以及更高級的分段三次樣條插值,並分析瞭它們在平滑度和局部性方麵的錶現。他甚至用一個例子——根據已知的一些氣象數據,來預測未來幾天的天氣狀況——來展示插值的應用。 當然,這本書的數學推導部分,確實需要花費一定的時間去理解。但正如作者所說:“數值分析的精妙之處,往往隱藏在那些看似枯燥的數學公式之中。”每一次的攻剋,都讓我感受到一種智力上的滿足。 這本書的行文風格非常流暢,作者善於用生動的比喻和形象的例子來解釋復雜的概念。即使是一些高深的數學原理,在作者的筆下也變得易於理解。他並沒有使用過多的專業術語,而是力求用最簡潔明瞭的方式來傳達信息。 總而言之,這本書以其豐富的知識體係、深入的講解以及貼近實際的應用,成功地將我對數值分析的認知提升到瞭一個新的高度。它不僅教會瞭我如何“計算”,更教會瞭我如何“思考”,如何去分析問題,並找到最有效的解決方案。

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這本書給我最大的感受,就是它如何將數學的嚴謹性與解決現實問題的實用性完美地結閤在一起。我之前一直認為數學是一門純粹的理論學科,但這本書讓我看到瞭它強大的生命力。 開篇作者就用一個非常貼切的例子——如何精確測量一個不規則形狀的湖泊麵積——來引入數值分析的概念。他詳細闡述瞭如何通過將湖泊劃分為無數個小網格,然後利用數值積分的方法來估算其麵積。這種“化整為零,積沙成塔”的思路,讓我對數值計算的本質有瞭更深的理解。 書中對於“函數逼近”的講解,讓我大開眼界。我之前隻知道多項式可以逼近函數,但這本書讓我瞭解到,逼近的種類和方法遠不止於此。作者詳細介紹瞭傅裏葉級數、樣條函數等方法,並分析瞭它們各自的逼近精度和適用範圍。他甚至用一個形象的比喻——將一首復雜的歌麯分解成一係列簡單的音符——來解釋傅裏葉級數的原理。 讓我印象深刻的是,書中對“非綫性方程組求解”的深入剖析。這看似一個基礎的問題,在實際應用中卻有著巨大的挑戰。作者詳細講解瞭各種迭代算法,如不動點迭代法、牛頓迭代法,以及針對大規模稀疏方程組的求解方法,如預條件共軛梯度法。他強調瞭理解算法的收斂性,是確保計算結果可靠性的關鍵。 令我驚喜的是,書中還專門闢齣一個章節來討論“數值微分”的應用。我之前認為微分就是求導數,但這本書讓我瞭解到,在實際應用中,我們可能無法獲得函數的解析錶達式,隻能得到函數在離散點上的值。這時,我們就需要用數值方法來近似計算導數。作者詳細講解瞭前嚮差分、後嚮差分和中心差分等方法,並分析瞭它們的誤差。 我特彆喜歡書中對“數值積分”的細緻講解。它不僅僅是求麵積,更是一種對纍積效應的“量化”和“估計”。作者詳細講解瞭梯形法則、辛普森法則等方法,並分析瞭它們各自的誤差特性。他甚至用一個例子——根據已知的一些氣象數據,來估算總降水量——來展示數值積分的應用。 當然,這本書的數學推導部分,確實需要花費一定的時間去理解。但正如作者所說:“數值分析的精妙之處,往往隱藏在那些看似枯燥的數學公式之中。”每一次的攻剋,都讓我感受到一種智力上的滿足。 這本書的行文風格非常流暢,作者善於用生動的比喻和形象的例子來解釋復雜的概念。即使是一些高深的數學原理,在作者的筆下也變得易於理解。他並沒有使用過多的專業術語,而是力求用最簡潔明瞭的方式來傳達信息。 總而言之,這本書以其豐富的知識體係、深入的講解以及貼近實際的應用,成功地將我對數值分析的認知提升到瞭一個新的高度。它不僅教會瞭我如何“計算”,更教會瞭我如何“思考”,如何去分析問題,並找到最有效的解決方案。

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我一直認為,數學是一門關於“證明”的藝術,但這本書讓我看到瞭數學的另一麵——“近似”的魅力。它以一種極其務實的方式,嚮我展示瞭在現實世界中,精確計算往往是奢侈品,而巧妙的近似纔是解決問題的關鍵。 開篇作者就拋齣瞭一個引人深思的問題:“我們能否用有限的資源,去模擬無限復雜的現實?”他以天氣預報為例,詳細闡述瞭氣象學傢們是如何將大氣建模成一個個離散的網格點,然後用一係列的數值方程來模擬空氣的流動、溫度的變化等等。這個過程充滿瞭近似和簡化,但最終卻能産生非常接近真實情況的預報。 書中對於“插值”的講解,讓我受益匪淺。我之前隻知道可以用多項式來插值,但這本書讓我瞭解到,插值方法的選擇,很大程度上取決於數據的特性和我們希望達到的平滑度。作者詳細講解瞭綫性插值、二次插值,以及更高級的分段三次樣條插值,並分析瞭它們各自的優缺點。 讓我印象深刻的是,書中對“誤差分析”的強調。作者反復強調,任何數值計算都伴隨著誤差,而理解和控製誤差,是數值分析的核心。他詳細講解瞭截斷誤差和捨入誤差的來源,以及它們如何纍積並影響最終結果。這種“知己知彼”的策略,讓我對數值計算的可靠性有瞭更深刻的認識。 書中還專門討論瞭“求解非綫性方程組”的問題。這比求解單變量非綫性方程要復雜得多。作者詳細講解瞭不動點迭代法、多變量牛頓法等方法,並分析瞭它們在收斂性上的差異。我尤其欣賞他對多變量牛頓法中“雅可比矩陣”的講解,讓我理解瞭如何通過迭代的方式,一步步地逼近方程組的解。 令我驚喜的是,書中還介紹瞭“常微分方程”的數值解法。我之前以為微分方程隻能用解析方法求解,但這本書讓我知道,很多復雜的微分方程,隻能通過數值方法來近似求解。作者詳細講解瞭歐拉法、改進歐拉法、龍格-庫塔法等,並分析瞭它們的精度和穩定性。 我特彆喜歡書中對“最小二乘法”的講解。它不僅是數據擬閤的常用工具,更是許多統計推斷和機器學習算法的基礎。作者詳細闡述瞭如何構建目標函數,然後通過求解正規方程來找到最優的參數。這種“最小化誤差”的思想,讓我感到非常受用。 當然,這本書的數學推導部分,確實需要花費一些時間和精力去消化。但正如作者所說:“數值分析不是一蹴而就的,而是一個不斷探索和逼近的過程。”每一次的理解,都讓我感到一種成就感。 這本書的行文風格非常嚴謹,邏輯清晰,但又不會顯得過於枯燥。作者善於用形象的比喻來解釋抽象的概念,讓讀者更容易理解。他並沒有迴避數學的嚴謹性,而是鼓勵讀者去深入思考。 總而言之,這本書以其獨特的視角、深入的講解以及貼近實際的應用,成功地將我對數值分析的認知提升到瞭一個新的高度。它不僅教會瞭我如何“計算”,更教會瞭我如何“思考”,如何去分析問題,並找到最有效的解決方案。

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這本書的敘述風格真的非常獨特,不是那種乾巴巴的理論堆砌,而是充滿瞭探索的樂趣。作者以一種非常“對話式”的語氣,引導著讀者一步步深入到數值分析的世界。我感覺自己不像是在閱讀一本教科書,而更像是在和一個經驗豐富的嚮導同行,他會適時地停下來,解釋一些復雜的概念,或者指齣一些隱藏在錶麵之下的深刻原理。 比如說,在講到“方程的求根”這一章時,作者並沒有直接給齣二分法、牛頓法等算法的公式,而是先拋齣瞭一個問題:“我們如何纔能知道一個復雜的函數在某個區間內是否有根,以及這個根到底有多精確?”然後,他纔慢慢地引導我們思考,通過不斷縮小搜索區間,或者通過函數圖像的切綫來逼近零點,從而自然而然地引齣瞭各種求根算法。這種“無中生有”的講解方式,讓我在學習過程中始終保持著高度的參與感和好奇心。 書中對於“數值積分”的講解,也讓我印象深刻。我一直以為積分就是用微積分的公式來計算,但這本書告訴我,當被積函數非常復雜,或者我們隻知道函數在離散點上的值時,數值積分就顯得尤為重要。作者詳細介紹瞭梯形法則、辛普森法則等方法,並且深入分析瞭它們的誤差特性。讓我驚喜的是,書中還提到瞭高斯積分等更高級的積分技巧,讓我看到瞭數值分析的無限可能。 在“插值與逼近”的部分,作者更是花瞭大篇幅來講解。我之前對插值和逼近的概念有些模糊,總覺得它們差不多。但這本書通過生動的例子,讓我區分瞭它們的不同之處,以及各自的應用場景。比如,在處理傳感器采集到的數據時,我們可能需要用多項式插值來“填補”缺失的點;而在對一個復雜模型進行簡化時,我們可能需要用函數逼近來找到一個更簡單的替代模型。 更讓我覺得有價值的是,書中並沒有迴避數值方法中的“陷阱”。作者坦誠地指齣瞭數值計算中可能齣現的各種問題,比如“病態方程組”導緻解的不穩定性,或者“龍格現象”導緻高次插值多項式在端點處的劇烈振蕩。這些“負麵”的講解,反而讓我對數值方法有瞭更全麵、更深刻的認識。知道問題的存在,纔能更好地規避它。 這本書還穿插瞭一些關於算法復雜度的討論。雖然我不是計算機專業的,但對於算法的效率,我還是有所關注的。作者用清晰的語言解釋瞭O(n)和O(n^2)等概念,並分析瞭不同算法在計算量上的差異。這讓我明白,在實際應用中,選擇一個閤適的算法,不僅僅是能否得到結果,更是能否在閤理的時間內得到結果。 讓我覺得特彆貼心的是,書中的許多例子都配有僞代碼或者簡單的Python代碼片段。雖然不是完整的程序,但這些代碼片段能夠幫助我將書本上的理論知識轉化為實際的操作思路。我甚至嘗試著自己動手實現瞭一些簡單的算法,並取得瞭成功,這極大地增強瞭我的學習信心。 當然,這本書也並非全是輕鬆愉快的閱讀體驗。有些數學推導部分,確實需要反復琢磨。但我認為,這正是學習的樂趣所在。每一次攻剋一個難點,都會有一種豁然開朗的感覺。而且,書中提供的參考文獻和進一步閱讀的建議,也為我提供瞭更多深入學習的路徑。 總而言之,這本書以其獨特的敘事方式、深入淺齣的講解以及豐富的實例,成功地將我從一個對數值分析略感畏懼的讀者,變成瞭一個對其充滿好奇和熱情的學習者。它不僅教授瞭我知識,更重要的是,它教會瞭我如何去思考,如何去探索,以及如何去解決問題。

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這本書的價值,遠不止於其內容本身,更在於它所傳遞的一種解決問題的思維方式。我從未想過,一個關於“數字”和“計算”的學科,竟然能夠如此富有洞察力和創造力。 開篇作者就拋齣瞭一個非常引人入勝的場景:如何用最少的傳感器,來精確監測一座大橋的結構健康狀況。他詳細闡述瞭如何將離散的測量數據,通過數值插值和逼近的方法,構建齣大橋應力分布的連續模型,並從中找齣潛在的危險區域。這種“化零為整,以點帶麵”的思路,讓我看到瞭數值分析的強大之處。 書中對於“函數逼近”的講解,讓我大開眼界。我之前隻知道多項式可以逼近函數,但這本書讓我瞭解到,逼近的意義遠不止於此。作者詳細介紹瞭傅裏葉級數、樣條函數等方法,並分析瞭它們各自的特點和適用範圍。他甚至用一個形象的比喻——將一個復雜的樂麯分解成一係列簡單的音符——來解釋傅裏葉級數的原理。 讓我印象深刻的是,書中對“非綫性方程組求解”的深入剖析。這看似一個基礎的問題,在實際應用中卻有著巨大的挑戰。作者詳細講解瞭各種迭代算法,如不動點迭代法、牛頓迭代法,以及針對大規模稀疏方程組的求解方法,如預條件共軛梯度法。他強調瞭理解算法的收斂性,是確保計算結果可靠性的關鍵。 令我驚喜的是,書中還專門闢齣一個章節來討論“數值微分”的應用。我之前認為微分就是求導數,但這本書讓我瞭解到,在實際應用中,我們可能無法獲得函數的解析錶達式,隻能得到函數在離散點上的值。這時,我們就需要用數值方法來近似計算導數。作者詳細講解瞭前嚮差分、後嚮差分和中心差分等方法,並分析瞭它們的精度。 我特彆喜歡書中對“數值積分”的細緻講解。它不僅僅是求麵積,更是一種對纍積效應的“量化”和“估計”。作者詳細講解瞭梯形法則、辛普森法則等方法,並分析瞭它們各自的誤差特性。他甚至用一個例子——根據已知的一些降雨量數據,來估算總降水量——來展示數值積分的應用。 當然,這本書的數學推導部分,確實需要花費一定的時間去理解。但正如作者所說:“數值分析的精妙之處,往往隱藏在那些看似枯燥的數學公式之中。”每一次的攻剋,都讓我感受到一種智力上的滿足。 這本書的行文風格非常流暢,作者善於用生動的比喻和形象的例子來解釋復雜的概念。即使是一些高深的數學原理,在作者的筆下也變得易於理解。他並沒有使用過多的專業術語,而是力求用最簡潔明瞭的方式來傳達信息。 總而言之,這本書以其豐富的知識體係、深入的講解以及貼近實際的應用,成功地將我對數值分析的認知提升到瞭一個新的高度。它不僅教會瞭我如何“計算”,更教會瞭我如何“思考”,如何去分析問題,並找到最有效的解決方案。

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剛拿到這本書時,我並沒有抱有太高的期待,畢竟“數值分析”聽起來就不是那麼“好玩”的學科。但翻開目錄,我纔意識到這本書遠比我想象的要豐富得多。作者並沒有拘泥於單一的視角,而是從多個維度來展現數值分析的魅力。 開篇就對我胃口。作者沒有上來就講定義和定理,而是用一個充滿畫麵感的場景——“模擬一場粒子碰撞實驗”來引入數值分析的概念。他細緻地描述瞭在無法通過解析方法精確計算齣粒子軌跡時,我們如何通過將時間和空間離散化,然後用一係列近似的計算來逼近真實的物理過程。這種“從無到有”的引導,讓我立刻覺得數值分析離我並不遙遠。 書中對於“數據擬閤”的講解,也讓我耳目一新。我之前一直認為數據擬閤就是找一條“最好的”麯綫穿過一堆點。但這本書讓我明白,數據的來源、噪聲的性質、以及我們最終想要達到的目的,都會影響到我們選擇何種擬閤方法。從簡單的綫性迴歸,到復雜的非綫性模型,再到更高級的樣條麯綫擬閤,作者都給齣瞭清晰的解釋和適用的場景。 讓我驚喜的是,書中還專門闢齣章節來討論“隨機數生成”及其在數值方法中的應用。我之前一直以為隨機數就是“隨便産生的”,但這本書讓我意識到,高質量的僞隨機數生成是許多數值模擬,尤其是濛特卡洛方法的基石。作者講解瞭綫性同餘法、梅森鏇轉算法等,並分析瞭它們的周期性和統計特性,讓我對“隨機”有瞭全新的認識。 在講解“優化問題”時,作者更是將數值分析的應用場景拓展到瞭我從未想過的地方。他詳細講解瞭如何用梯度下降、共軛梯度等方法來尋找函數的極值,並將其與機器學習中的模型訓練、工程設計中的參數優化等實際問題聯係起來。這種跨領域的應用展示,極大地拓寬瞭我的視野。 我特彆喜歡書中對“數值穩定性”的深入探討。作者並沒有簡單地告訴你“某些方法不穩定”,而是通過大量的例子,展示瞭不穩定性是如何産生的,以及它會對計算結果造成多麼嚴重的後果。例如,在求解大型稀疏綫性係統時,直接的高斯消元法可能因為纍積誤差而失效,而一些迭代法雖然收斂速度慢一些,但卻更加穩定。 書中還介紹瞭一些我之前從未聽說過的數值方法,比如“有限元方法”在求解偏微分方程中的應用。雖然這部分內容相對深入,但我被作者的講解深深吸引。他通過一個簡單的彈性力學模型,生動地展示瞭如何將復雜的連續區域離散化成許多小的單元,然後用簡單的代數方程來近似描述整個係統的行為。 讓我感到一絲挑戰的是,書中對於一些高級算法的數學推導,確實需要花費一定的時間去理解。但正是這種挑戰,讓我感到學習的充實。每一次的“卡殼”,都會促使我更加深入地去鑽研,去思考。而當茅塞頓開的那一刻,成就感是無與倫比的。 這本書的參考文獻和索引也做得非常完善。對於我這樣想要進一步深入學習的讀者來說,這些資源是極其寶貴的。我可以根據書中提到的概念,去查找相關的原始論文或者更專業的書籍。 總的來說,這本書不僅僅是一本數值分析的教科書,更像是一次引人入勝的科學探索之旅。它讓我看到瞭數值分析在解決現實世界問題中的強大力量,也激發瞭我對計算科學的濃厚興趣。

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這本書真的讓我大開眼界,雖然我並非專業的數學傢,但它以一種齣人意料的清晰和直觀的方式,揭示瞭數值分析這門看似枯燥學科背後蘊含的無窮魅力。開篇就讓我耳目一新,作者並沒有一開始就拋齣一堆復雜的公式和定義,而是通過一些貼近實際生活的問題,比如如何精確測量一個不規則物體的麵積,或者如何在模擬天氣變化時讓模型更接近真實,來引齣數值方法的必要性和重要性。這種“問題導嚮”的學習方式,讓我立刻産生瞭共鳴,不再覺得這是紙上談兵,而是解決現實世界難題的有力工具。 接下來,書中對“誤差”的深入探討,更是讓我印象深刻。我一直以為數值計算就是“算得快”,忽略瞭誤差的無處不在和它可能帶來的巨大影響。這本書詳細講解瞭截斷誤差、捨入誤差等不同類型的誤差,並通過生動的例子,比如在計算圓周率時,不同的近似方法産生的誤差是如何纍積並最終影響結果的精度。它讓我明白,理解和控製誤差,遠比單純地追求計算速度更為關鍵。書中還介紹瞭一些評估和控製誤差的技巧,比如誤差界限的計算,這對於任何一個需要進行精確計算的領域,都具有極其重要的指導意義。 在講解具體數值方法時,作者也做得非常齣色。比如,在介紹牛頓迭代法時,他不僅給齣瞭公式,還詳細解釋瞭其幾何意義——通過切綫逼近函數零點。這種將抽象數學概念與直觀幾何圖形相結閤的解釋方式,讓我在腦海中構建起瞭清晰的理解模型,即使是麵對一些初次接觸的復雜算法,也能夠相對容易地把握其核心思想。書中還涉及瞭綫性方程組的求解、插值與逼近、數值積分等多個重要章節,每一部分都層層遞進,邏輯嚴謹,讓我能夠逐步建立起對數值分析知識體係的完整認知。 我特彆欣賞書中對算法的分析。不僅僅是給齣算法的步驟,更重要的是對算法的收斂性、穩定性和計算效率進行瞭詳細的討論。例如,在對比幾種不同的插值方法時,書中不僅分析瞭它們各自的優缺點,還給齣瞭在不同數據分布情況下,哪種方法更適閤的建議。這種深入的分析,讓我不僅僅是學會瞭“怎麼做”,更重要的是理解瞭“為什麼這麼做”,以及在實際應用中應該如何選擇最閤適的工具。這種批判性思維的培養,對於提升我的問題解決能力至關重要。 這本書的另一個亮點在於,它並沒有局限於理論層麵,而是穿插瞭大量的實際應用案例。從物理學中的模擬計算,到工程學中的結構分析,再到金融學中的風險評估,書中都提供瞭相關的例子,展示瞭數值分析如何在各個領域發揮關鍵作用。這些案例讓我看到瞭數值分析的強大生命力,也激發瞭我將其應用於自己工作和學習的興趣。例如,書中關於如何用數值方法求解微分方程的講解,就讓我在思考一些復雜物理過程的模擬時,有瞭更清晰的思路和更紮實的理論基礎。 當然,這本書也並非一蹴而就就能完全掌握。有些章節的數學推導確實需要花費一些時間去理解和消化。但我認為,這恰恰是這本書的價值所在。它沒有為瞭迎閤初學者而過度簡化,而是保留瞭數值分析的嚴謹性和深度。每一次攻剋一個難點,都讓我感到成就感倍增。書中提供的例題和習題,也設計得非常有針對性,能夠幫助我鞏固所學的知識,並發現自己理解上的盲點。 讓我驚喜的是,書中還觸及瞭一些更前沿的數值計算技術。雖然篇幅不多,但它為我打開瞭一扇通往更廣闊領域的大門。比如,關於並行計算在數值分析中的應用,以及一些機器學習算法背後所依賴的數值優化技術。這讓我意識到,數值分析並非一門靜態的學科,而是在不斷發展和演進的。這本書不僅教授瞭基礎知識,更點燃瞭我對未來學習和研究的探索欲望。 此外,這本書的排版和圖示也做得相當用心。清晰的公式、精美的圖錶,以及適時齣現的注釋,都極大地提升瞭閱讀體驗。很多抽象的概念,通過直觀的圖形展示,變得更加容易理解。例如,在講解多項式插值時,書中用動態圖展示瞭不同次數多項式如何隨著數據點的增加而逼近函數,這種視覺化的呈現方式,比枯燥的文字描述要高效得多。 雖然我是在電子版上閱讀的,但這本書的結構組織和章節劃分都非常閤理。從基礎概念到高級應用,循序漸進,邏輯清晰。我甚至可以根據自己感興趣的特定主題,快速跳轉到相關章節進行查閱,而無需從頭讀起。這種靈活性,對於我這樣時間有限的讀者來說,尤為寶貴。 總而言之,這本書是一本兼具深度與廣度,理論與實踐的優秀教材。它不僅為我構建瞭紮實的數值分析知識體係,更激發瞭我對這門學科的濃厚興趣。我強烈推薦任何對計算科學、數據分析或科學工程領域感興趣的讀者,都應該仔細研讀這本書。它絕不僅僅是一本“工具書”,更是一次思維的啓迪和知識的盛宴。

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當我翻開這本書時,我以為我即將麵對的是一堆冰冷的公式和抽象的定義。然而,這本書卻以一種意想不到的溫度和深度,引領我走進瞭一個充滿奇妙的計算世界。 作者並沒有一開始就拋齣復雜的數學概念,而是從一個非常貼近生活的場景開始——如何用有限的資源,去模擬一場復雜的化學反應。他詳細闡述瞭化學傢們如何將反應過程中的分子運動、能量變化等復雜因素,抽象成一係列的數值方程,然後通過計算機進行迭代計算,來預測反應的最終産物和速率。這種“從宏觀到微觀,從抽象到具體”的講解方式,讓我立刻産生瞭共鳴。 書中對於“逼近”的講解,讓我耳目一新。我之前隻知道函數可以用多項式來逼近,但這本書讓我瞭解到,逼近的種類和方法遠不止於此。作者詳細介紹瞭傅裏葉級數、泰勒展開等方法,並分析瞭它們各自的逼近精度和適用範圍。他甚至用一個形象的比喻——將一個復雜的聲波分解成一係列簡單的純音——來解釋傅裏葉級數的原理。 讓我印象深刻的是,書中對“方程組求解”的深入剖析。我之前隻知道綫性方程組可以用矩陣來錶示,但這本書讓我瞭解到,在實際應用中,我們經常會遇到非綫性方程組,甚至是大規模的稀疏方程組。作者詳細講解瞭各種迭代算法,如牛頓迭代法、不動點迭代法,以及針對稀疏矩陣的求解方法,如共軛梯度法。 令我驚喜的是,書中還專門闢齣一個章節來討論“數值穩定性”的重要性。作者用一個非常生動的例子——在求解一個“病態”的微分方程時,微小的初始誤差是如何被指數級放大,最終導緻計算結果完全錯誤的。他強調瞭理解和避免數值不穩定性,是保證計算結果可靠性的關鍵。 我特彆喜歡書中對“數據插值”的講解。它不僅僅是連接已知點,更是一種對未知數據的“猜測”和“預測”。作者詳細講解瞭綫性插值、二次插值,以及更高級的分段三次樣條插值,並分析瞭它們在平滑度和局部性方麵的錶現。他甚至用一個例子——根據已知的一些股票價格,來預測未來幾天的價格走勢——來展示插值的應用。 當然,這本書的數學推導部分,確實需要花費一定的時間去理解。但正如作者所說:“數值分析的精妙之處,往往蘊含在那些看似枯燥的數學公式之中。”每一次的攻剋,都讓我感受到一種智力上的挑戰和滿足。 這本書的行文風格非常流暢,作者善於用生動的比喻和形象的例子來解釋復雜的概念。即使是一些高深的數學原理,在作者的筆下也變得易於理解。他並沒有使用過多的專業術語,而是力求用最簡潔明瞭的方式來傳達信息。 總而言之,這本書以其豐富的知識體係、深入的講解以及貼近實際的應用,成功地將我對數值分析的認知提升到瞭一個新的高度。它不僅教會瞭我如何“計算”,更教會瞭我如何“思考”,如何去分析問題,並找到最有效的解決方案。

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