线性代数与空间解析几何

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出版者:天津大学出版社
作者:刘保泰 苗文利
出品人:
页数:245
译者:
出版时间:2001-9
价格:22.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787561814949
丛书系列:
图书标签:
  • 线性代数
  • 空间解析几何
  • 高等数学
  • 数学教材
  • 大学教材
  • 矩阵
  • 向量
  • 行列式
  • 解方程
  • 几何变换
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具体描述

《线性代数与空间解析几何》内容包括行列式、矩阵、向量及其运算、向量组的线性相关性、线性方程组、特征值与特征向量、线性空间与线性变换、二次型、平面与空间直线及其方程、二次曲面及线性规划初步。《线性代数与空间解析几何》系统地介绍了线性代数向量代数与空间解析几何的知识,并介绍了线性规划的基本方法。《线性代数与空间解析几何》可作为工科大学数学课程的教材,也可作为教学参考书,供自学或考研使用。

探寻宇宙的秩序与结构的奥秘:一部关于拓扑学、微分几何与黎曼几何的深度导论 本书并非你书架上那本关于向量空间、矩阵运算和二次型的《线性代数与空间解析几何》。恰恰相反,本书旨在带领读者跨越传统代数与解析几何的范畴,深入到更高维度、更抽象的结构世界,探究空间本身在更深层次上的内在属性和形变规律。 本书聚焦于现代数学物理与几何学的三大核心支柱:拓扑学(Topology)、微分几何(Differential Geometry),以及它们在弯曲时空描述中的集大成者——黎曼几何(Riemannian Geometry)。我们不处理平面上的直线或欧几里得空间中的简单旋转,而是着眼于那些无法通过传统尺规测量的、具有内在拓扑不变量和复杂曲率特性的空间结构。 --- 第一部分:拓扑学的精髓——不变量与形变下的本质 本部分是理解“空间”这一概念在连续形变下保持不变属性的基石。我们从直观的例子入手,迅速过渡到严格的形式化定义,旨在培养读者对同胚(Homeomorphism)和同伦(Homotopy)的深刻理解。 1. 拓扑空间的定义与基本概念: 我们将详尽阐述开集、闭集、邻域、连续映射的拓扑定义,并引入紧致性(Compactness)和连通性(Connectedness)等核心概念,这些是区分不同空间结构的关键“指纹”。读者将学习如何判断一个空间是否是紧致的,以及如何利用路径连通性来解析复杂结构。 2. 重要的拓扑不变量: 几何学中最迷人的部分在于寻找那些在连续拉伸、扭曲甚至揉捏下(只要不撕裂或粘合)保持不变的特性。我们将重点剖析: 基本群(Fundamental Group): 这是一个强大的代数工具,用于区分具有不同“洞”的数量的空间。我们将详细讲解如何计算圆环(Torus)和球面(Sphere)的基本群,并介绍覆盖空间(Covering Spaces)的概念,这是理解更高阶同伦群的桥梁。 同调群(Homology Groups): 相比于基本群,同调群提供了更系统的、代数化的方法来量化空间的“孔洞”。我们将介绍单纯形(Simplex)、链复形(Chain Complexes)以及链复合(Chain Complexes)的构造,并推导出欧拉示性数(Euler Characteristic)的计算,展示其在不同流形上的普适性。 3. 流形的初步接触: 拓扑学与微分几何的交汇点在于流形(Manifolds)。我们定义了$n$维流形,并讨论了如何通过局部坐标系(Chart)和转移映射(Transition Maps)来描述一个曲面或高维空间,这为后续的微分几何打下了非欧几里得的结构基础。 --- 第二部分:微分几何——在弯曲空间中定义“直”与“短” 如果说拓扑学关心的是“能不能连通”,那么微分几何则关心“如何测量”和“如何变化”。本部分将把微积分工具带入到抽象的流形之上。 1. 切空间与张量场: 欧几里得空间中的向量可以直接相加或相乘。但在弯曲流形上,一个点上的切向量只能与其邻近点上的切向量进行有意义的比较。我们详细介绍切空间(Tangent Space)的概念,以及如何构造张量场(Tensor Fields)——这是描述物理定律在弯曲背景下保持不变性的语言。读者将学习协变导数(Covariant Derivative)的必要性,理解为什么普通的梯度不再适用。 2. 联络与测地线: 在弯曲空间中,“直线”的概念被测地线(Geodesics)所取代。我们将利用联络(Connection)来定义向量场的平行移动(Parallel Transport)——这是一种在不引入外部参考系的情况下,沿着曲线移动向量的方法。通过求解测地线方程(Geodesic Equation),我们将揭示物体在弯曲时空中自然遵循的路径,这在广义相对论中具有决定性的意义。 3. 曲率的量化:黎曼度量: 黎曼几何的核心是黎曼度量(Riemannian Metric) $g$,它是一个二阶张量,允许我们在流形上定义长度、角度和体积。我们将深入探讨如何利用度量来计算曲率。 里奇曲率(Ricci Curvature)和斯卡拉曲率(Scalar Curvature): 这些量化了空间在特定方向上的“挤压”或“膨胀”程度。我们将推导著名的黎曼曲率张量(Riemann Curvature Tensor),并展示它如何包含了一个点周围所有方向的曲率信息。 怀尔张量(Weyl Tensor): 介绍如何将黎曼曲率分解为描述体积保持的里奇曲率部分和描述共形形变(Conformal Deformation)的怀尔张量部分。 --- 第三部分:黎曼几何的应用与拓展——从常曲率到爱因斯坦场方程的视角 本部分将前两部分的工具整合起来,探讨具有固定结构的几何空间,并暗示这些结构在现代物理学中的深远影响。 1. 常曲率空间: 我们将专门研究具有恒定截面曲率的空间,包括欧几里得空间(曲率为零)、球面(正曲率)和双曲空间(负曲率)。读者将学习如何在这些空间中计算测地线、面积和体积,并了解双曲几何(Hyperbolic Geometry)的基本构造。 2. 拓扑与几何的交汇: 介绍著名的高斯-邦内定理(Gauss-Bonnet Theorem)。这个定理是连接局部几何(曲率)和整体拓扑(欧拉示性数)的强大桥梁,展示了数学分支之间深刻的和谐性。 3. 迈向现代物理的边界(不涉及具体物理计算): 最后,我们将简要探讨黎曼几何如何成为描述引力本质的数学框架。我们将提及爱因斯坦场方程(Einstein Field Equations)在微分几何语言下的形式,强调度规张量 $g_{mu u}$ 如何同时充当空间结构和时空动力学的角色。这为读者提供了一个视角:理解这些抽象的几何工具是如何直接对应于宇宙的宏观结构。 本书的读者对象是那些已经掌握了传统微积分、线性代数基础知识,并渴望将这些工具应用于更深层次的结构分析、希望理解现代几何、拓扑学以及其在理论物理学中应用的专业学生和研究人员。 它要求读者具备一定的抽象思维能力,并准备好在更高维度的流形上进行思考和计算。

作者简介

目录信息

第1章 n阶行列式
第1节 n阶行列式
第2节 n阶行列式的性质
第3节 行列式的计算
第4节 克拉默 craner 法则
习题1
第2章 矩阵
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本《计算流体力学基础与应用》简直是为工程师量身打造的实战手册。不同于纯粹偏向理论推导的教材,它将重点放在了 CFD 求解器背后的数值方法上。作者对有限体积法的阐述极其细致,从控制体积的建立,到通量守恒的保证,再到离散方程的线性代数求解,每一步都配有详尽的数学推导和算法伪代码。特别是关于对流项离散化那几章,清晰地对比了迎风格式(Upwinding)的稳定性和中心差分格式(Central Differencing)的精度损失,这对于处理高对流速度的流动问题至关重要。书中关于 SIMPLE 算法的讲解尤其出色,它没有仅仅停留在压力-速度耦合的迭代过程,而是深入剖析了为何需要预校正和校正步骤来保证质量守恒,这让我豁然开朗。此外,对网格质量(Grid Quality)和边界条件设置的讨论非常贴近实际工程需求,这往往是新手在实际模拟中遇到的最大障碍。这本书的价值在于,它架起了从 Navier-Stokes 方程到可行计算代码之间的桥梁,是准备从事工业 CFD 工作的学生的必备良伴。

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这本《流形上的几何学》简直是为我这种痴迷于拓扑结构和微分几何的数学爱好者量身定做的。作者在讲解黎曼度量和曲率的概念时,那种抽丝剥茧的严谨性让人叹为观止。他并没有急于抛出那些晦涩难懂的公式,而是用非常直观的例子,比如在球面和双曲面上构建局部坐标系,来铺垫张量分析的基础。读完第一章,我对“测地线”的理解彻底升华了,不再仅仅是欧几里德空间中的直线延伸,而是空间内在结构决定的最短路径。书中关于连接系数的推导过程尤其精彩,清晰地展示了协变导数的必要性,即便在没有黎曼度量的情况下,如何定义向量场的导数。对于那些希望深入理解广义相对论中时空几何基础的读者来说,这本书的几何直觉培养作用是无可替代的。我特别欣赏它对“可积性条件”的讨论,这部分内容在许多入门教材中常被一笔带过,但在这里却被提升到了核心地位,让我对外部微分和霍奇理论的联结有了更深的体悟。书的排版和插图也极为精美,那些高维空间的示意图虽然抽象,但配以恰当的文字解释,极大地降低了理解的门槛。

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我手里这本书是《概率论与数理统计:从随机过程到信息论的桥梁》,坦白说,我最初是被它跨学科的视野所吸引的。市面上大多教材将概率论和统计学切割得过于明显,但这本书巧妙地将随机过程作为核心枢纽。最让我惊喜的是关于马尔可夫链的收敛性证明部分,作者并没有采用过于生硬的矩阵代数方法,而是融入了遍历定理的思想,使得结论的物理意义更加清晰。在统计推断这一块,它对贝叶斯方法的介绍非常到位,没有回避其在实际应用中的争议,反而通过模拟实验展示了其在小样本情况下的鲁棒性。关于信息论的引入,虽然篇幅不算多,但它成功地将香农熵的概念与统计学的熵评估联系起来,为理解信息压缩和编码提供了坚实的数学基础。唯一的遗憾是,关于时间序列分析的章节略显单薄,对于 ARMA 模型族群的讨论还不够深入,希望未来能有增补。但总体而言,它为我提供了一个更广阔的视角,不再将统计模型视为孤立的工具箱,而是视为描述复杂系统演化的统一框架。

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我对《代数拓扑导论》的评价只能用“典雅而又充满挑战”来形容。全书行文风格极其古典,继承了布尔巴基学派的严谨性,每一个定义、每一个引理都经过了深思熟虑的斟酌。卡鲁斯(Karoubi)的风格在这里得到了很好的体现,特别是关于同调群和上同调群的构建,作者坚持从基本概念出发,逐步引入链复形、边界算子和霍莫同胚的概念。最令我赞叹的是对埃克托姆定理(Eckmann-Hilton Argument)的细致展开,它解释了为什么不同的链代数构造最终会导出相同的拓扑不变量。书中对纤维丛和陈类(Chern Classes)的介绍虽然篇幅不多,但其切入点非常巧妙,利用向量丛上的微分形式来定义示性类,使得抽象的代数概念与微分几何的直观性完美结合。这本书要求读者对抽象代数有扎实的背景,初次阅读时可能会感到吃力,但一旦跨过前几章的障碍,其内部逻辑的严密性和美感会让人欲罢不能。它更像是一部数学“史诗”,而非简单的教科书。

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《高级偏微分方程:变分法视角》这本书,为我理解物理世界中的平衡态和极值问题提供了全新的数学工具。作者摆脱了传统 PDE 教材中对形式解和傅里叶变换的过度依赖,转而聚焦于泛函分析和能量最小化原理。书中对索伯列夫空间(Sobolev Spaces)的介绍详尽而深刻,不仅仅是定义了 $L^p$ 范数和弱导数,而是深入探讨了这些空间在嵌入定理和紧性论证中的关键作用,这对于理解椭圆型方程的解的存在性至关重要。拉普拉斯方程的变分推导部分,通过引入狄利克雷能量泛函,将“解”的概念重新定义为最小化能量的状态,这种物理直觉与数学严谨性的结合,极大地增强了学习的动力。此外,书中对非线性问题如最小曲面方程的讨论,也巧妙地引入了凸分析和次微分的概念,展示了 PDE 理论的现代前沿。这本书的难度偏高,但对于那些希望精通 PDE 理论基础,尤其是想从事数学物理或材料科学中能量最小化问题研究的读者来说,它提供的工具和视野是无可替代的深度资源。

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