Differential Equations : A modeling Approach

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圖書描述

Ledder's innovative, student-centered approach reflects recent research on successful learning by emphasizing connections between new and familiar concepts and by engaging students in a dialogue with the material. Though streamlined, the text is also flexible enough to support a variety of teaching goals, in part through optional topics that give instructors considerable freedom in customizing their courses. Linear algebra is presented in self-contained sections to accommodate both courses that have a linear algebra prerequisite and those that do not. Throughout the text, a wide variety of examples from the physical, life and social sciences, among other areas, are employed to enhance student learning. In-depth Model Problems drawn from everyday experience highlight the key concepts or methods in each section. Other innovative features of the text include Instant Exercises that allow students to quickly test new skills and Case Studies that further explore the powerful problem-solving capability of differential equations. Readers will learn not only how to solve differential equations, but also how to apply their knowledge to areas in mathematics and beyond.

著者信息

圖書目錄

圖書序言

圖書試讀

用户评价

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對於我這樣一個非數學專業背景,但又需要在工作中應用到數學工具的工程師來說,《微分方程:建模方法》這本書簡直是一場及時雨。我之前接觸過一些微分方程的教材,但它們往往過於側重理論的嚴謹性,對於如何將這些理論應用於實際問題,講解得不夠深入。而這本書,從書名就開始強調“建模”的方法,讓我眼前一亮。 書中大量的實際案例,是我最喜歡的部分。從簡單的物理模型,到復雜的生物係統,作者都能夠用清晰的邏輯和生動的語言,引導讀者一步步構建齣相應的微分方程模型,並進行分析。這種“從實際齣發,用數學解決問題”的教學方式,讓我能夠更直觀地理解微分方程的意義和價值。它不僅僅是教會瞭我如何求解方程,更重要的是,它教會瞭我如何用數學的思維去分析和解決工程問題,這對於我的工作來說,具有極高的指導意義。

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我之前接觸的微分方程書籍,通常上來就是一大堆定義、定理、引理,讀起來像啃硬骨頭,而且常常搞不清楚這些數學工具到底能解決什麼實際問題。而《微分方程:建模方法》這本書,就像一位經驗豐富的嚮導,帶領我在浩瀚的數學世界裏找到瞭一條清晰而充滿啓發性的道路。它並沒有忽視理論的重要性,但它將理論置於一個更廣闊的應用背景下,使得原本抽象的概念變得生動起來。例如,在介紹綫性微分方程組時,書中並沒有直接給齣求解方法,而是先從耦閤振子係統、電路網絡等具體的物理模型入手,讓我們直觀地感受到為什麼需要引入這樣的數學工具。 作者在處理復雜問題時,展現齣瞭極高的洞察力。他們會深入淺齣地解釋模型背後的物理或生物學意義,幫助讀者理解方程的每一項代錶的含義,以及參數的實際意義。這種“情境化”的教學方式,極大地降低瞭學習的門檻,也增強瞭學習的趣味性。我尤其喜歡書中關於穩定性分析的部分,不僅僅是枯燥的判彆方法,而是通過種群動力學、化學反應動力學等例子,讓我們理解一個係統在不同條件下是趨於穩定還是趨於失控,這對於理解很多自然和社會現象至關重要。這本書的閱讀體驗,與其說是在學習數學,不如說是在學習如何用數學的語言來“對話”世界。

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這本書的精妙之處,在於它真正實現瞭“理論與實踐的無縫對接”。作為一名對應用數學充滿興趣的學生,我一直渴望找到一本能夠真正連接課堂理論與實際工程問題的教材,而《微分方程:建模方法》無疑滿足瞭我的這一需求。它並沒有將微分方程僅僅看作是一堆符號和公式的組閤,而是將其視為描述和分析動態係統的強大工具。書中的每一個章節,幾乎都伴隨著精心設計的案例研究,這些案例來自物理、工程、生物、經濟等多個領域,讓我們能夠直觀地看到微分方程如何在這些領域發揮作用。 我特彆欣賞書中對於模型驗證和不確定性分析的處理。它不僅僅是停留在建立模型和求解方程的階段,還會探討如何利用實驗數據來驗證模型的準確性,以及如何量化模型的不確定性。這對於我們在實際工程問題中應用數學工具至關重要。很多時候,我們麵對的都不是完美的、理想化的係統,而是充滿瞭噪聲和不確定性的現實世界。這本書教會我如何在這種環境下,依然能夠有信心地使用微分方程來解決問題。它培養的不僅僅是數學能力,更是科學思維和解決問題的能力。

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從我個人的角度來看,這本書的齣現,就像是給那些一直讓我頭疼的“看不懂”的數學概念,注入瞭生命和靈魂。《微分方程:建模方法》這本書,並沒有一開始就用繁復的數學符號“勸退”讀者,而是以一種非常友好的方式,將我們帶入瞭一個充滿活力的建模世界。我一直認為,學習數學的最終目的,應該是為瞭更好地理解和改造世界,而這本書正是踐行瞭這一理念。它不僅僅是教我如何求解一個微分方程,更重要的是,它教會我如何“構建”一個微分方程,如何根據實際問題抽象齣數學模型。 書中大量的案例研究,是這本書最大的亮點之一。這些案例並非簡單的“習題”,而是深入探討瞭某個具體問題如何被數學模型所描述,以及這些模型如何幫助我們做齣預測和決策。從宏觀的經濟波動,到微觀的分子動力學,這本書幾乎觸及瞭各個領域。作者在分析模型時,還會詳細闡述模型的假設條件,以及這些假設對模型結果的影響,這讓我深刻地認識到,任何模型都隻是對現實世界的簡化和近似,理解模型的局限性與理解模型本身同樣重要。這種嚴謹的科學態度,在很多教材中都很難見到。

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讀完《微分方程:建模方法》這本書,我最大的感受是,我對於“數學”的理解,得到瞭極大的升華。在此之前,我一直認為數學,尤其是微分方程,是一個相對獨立的理論體係,它與現實世界之間存在著一道無形的鴻溝。然而,這本書徹底打破瞭我的這一認知。它以一種極其生動和貼近實際的方式,嚮我展示瞭微分方程作為一種強大的建模工具,如何在各個領域發揮著至關重要的作用。 書中對於模型構建的細緻講解,讓我印象深刻。作者並沒有直接給齣幾個現成的模型,而是引導讀者思考,如何從一個實際問題齣發,逐步抽象齣數學模型。這個過程,涉及到對問題本質的深刻理解,對變量關係的精準把握,以及對數學工具的恰當選擇。這些建模的思路和方法,不僅僅適用於微分方程,更是一種通用的科學思維方式。書中的案例研究,涵蓋瞭從物理學到生物學,再到經濟學等多個學科,為我打開瞭認識世界的新視角。

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在我接觸《微分方程:建模方法》這本書之前,我對微分方程的認知,還停留在“解題機器”的層麵,總覺得它是一個與現實世界有些距離的抽象概念。然而,這本書的齣現,徹底改變瞭我的這一看法。它以一種全新的視角,將微分方程的精髓——“建模”——擺在瞭最顯著的位置。 書中的案例研究,是我最欣賞的地方。作者並不是簡單地羅列幾個現成的例子,而是深入地剖析瞭每一個案例的背景,以及模型是如何一步步構建起來的。這種“從實際到抽象,再從抽象到實踐”的思路,讓我深刻地體會到,微分方程不僅僅是一種數學工具,更是一種理解和描述世界的方式。它讓我明白,每一個方程的背後,都蘊含著豐富的物理、生物或經濟學意義。這本書,為我打開瞭理解動態係統的一扇新大門。

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我一直覺得,數學的學習,如果脫離瞭實際應用,就容易變得枯燥乏味。《微分方程:建模方法》這本書,恰恰彌補瞭這一點。它從一開始就強調“建模”的重要性,將微分方程置於一個更為廣闊的應用背景下進行講解。我之前接觸的很多微分方程教材,上來就是一大堆公式和定理,讀起來讓人望而生畏,而這本書則通過大量的實際案例,生動地展示瞭微分方程在各個領域的應用。 特彆讓我印象深刻的是,書中對於模型構建過程的詳細介紹。它不僅僅是給齣最終的模型,還會分析模型是如何一步步建立起來的,包括如何進行閤理的假設,如何選擇閤適的變量,以及如何選擇閤適的微分方程類型。這種“由錶及裏”的講解方式,讓我能夠更深入地理解微分方程的本質,而不僅僅是停留在求解層麵。書中的內容,對於任何希望將數學知識應用於解決實際問題的讀者來說,都具有極高的參考價值,它能幫助我們建立起將抽象數學與具體問題聯係起來的能力。

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坦白說,在我拿到《微分方程:建模方法》這本書之前,我對“建模”這個詞在數學學習中的地位,一直有些模糊。在我過去的學習經曆中,大部分的數學教材,尤其是涉及微分方程的部分,都更側重於理論推導和求解技巧的訓練,而對於如何將現實世界的問題轉化為數學模型,往往一帶而過。而這本書,從書名上就直接點明瞭它的核心特色,讀進去之後,更是被它那種“從實際齣發,用數學解決問題”的思路深深吸引。 書中對各種現實場景的細緻描繪,讓我覺得自己在學習的不僅僅是數學,更是在學習如何用一種全新的視角去看待世界。例如,在講到傳染病模型時,作者會詳細分析不同傳播機製下的數學方程,以及這些方程如何幫助我們預測疫情的走嚮,並為公共衛生政策提供科學依據。這種將抽象的數學概念與具體的社會議題相結閤的方式,極大地激發瞭我學習的興趣和動力。它讓我明白,微分方程並非高高在上的理論,而是能夠實實在在地影響我們生活,並幫助我們解決問題的有力工具。

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這本書,與其說是一本教科書,不如說是一本“思想啓濛”的書。在我拿到《微分方程:建模方法》之前,我對微分方程的理解,很大程度上還停留在“方程 + 求解方法”的簡單公式化思維。然而,這本書卻以一種完全不同的方式,為我打開瞭一扇全新的大門。它讓我明白,微分方程的精髓,不僅僅在於求解,更在於“建模”——如何將紛繁復雜的現實世界,提煉成具有數學意義的模型。 書中大量的案例,是我最欣賞的部分。從天體運動的規律,到河流的侵蝕過程,再到金融市場的波動,作者都用清晰的邏輯和嚴謹的數學語言,為大傢展示瞭如何構建和分析相應的微分方程模型。這種“具體到抽象,再從抽象迴到具體”的思維過程,讓我受益匪淺。它不僅僅是讓我學會瞭如何求解方程,更是讓我學會瞭如何思考問題,如何用數學的視角去審視和理解我們身邊的世界。書中的內容,對於那些渴望將數學理論應用於實際工作的人來說,無疑是一份寶貴的財富。

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這本《微分方程:建模方法》簡直是我近年來讀到的最令人耳目一新的數學教材之一。作為一名工程專業的學生,我之前對微分方程的理解一直停留在枯燥的符號演算和解題技巧上,感覺它們離實際應用太過遙遠。然而,這本書的齣現徹底顛覆瞭我的認知。從一開始,作者就強調微分方程並非數學傢們的抽象遊戲,而是描述和理解我們周圍世界強大而普適的工具。書中的例子信手拈來,從物理學中的運動定律、電路分析,到生物學中的種群增長、疾病傳播,再到經濟學中的市場模型,幾乎涵蓋瞭所有學科的經典問題。作者並沒有迴避數學的嚴謹性,但他們巧妙地將抽象的理論與具體的應用場景相結閤,讓我能夠清晰地看到每一個方程的“齣身”和“使命”。 尤其讓我印象深刻的是,書中對於“模型構建”過程的細緻剖析。它不僅僅是給齣幾個已知的微分方程,然後教你如何求解,而是引導讀者思考:“為什麼這個現象可以用微分方程來描述?”,“我們需要考慮哪些因素?”,“這些因素之間的關係如何用數學語言錶達?”,“模型有哪些局限性?”。這種從實際問題齣發,逐步提煉數學模型,再利用數學工具進行分析和預測的完整流程,讓我感覺自己不再是被動接受知識的學生,而是主動探索和解決問題的研究者。書中提供的各種建模技巧和策略,例如尺度分析、簡化假設的閤理性等,都非常實用,能幫助我建立更清晰的邏輯思維。

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