Volterra Integral and Differential Equations

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出版者:Elsevier Science Ltd
作者:Burton, T. A.
出品人:
页数:368
译者:
出版时间:2005-5
价格:$ 242.95
装帧:HRD
isbn号码:9780444517869
丛书系列:
图书标签:
  • Volterra equations
  • Integral equations
  • Differential equations
  • Mathematical analysis
  • Functional analysis
  • Operator theory
  • Numerical analysis
  • Applications
  • Engineering mathematics
  • Physics
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具体描述

Most mathematicians, engineers, and many other scientists are well-acquainted with theory and application of ordinary differential equations. This book seeks to present Volterra integral and functional differential equations in that same framework, allowing the readers to parlay their knowledge of ordinary differential equations into theory and application of the more general problems. Thus, the presentation starts slowly with very familiar concepts and shows how these are generalized in a natural way to problems involving a memory. Liapunov's direct method is gently introduced and applied to many particular examples in ordinary differential equations, Volterra integro-differential equations, and functional differential equations. By Chapter 7 the momentum has built until we are looking at problems on the frontier. Chapter 7 is entirely new, dealing with fundamental problems of the resolvent, Floquet theory, and total stability. Chapter 8 presents a solid foundation for the theory of functional differential equations. Many recent results on stability and periodic solutions of functional differential equations are given and unsolved problems are stated. The key features include: smooth transition from ordinary differential equations to integral and functional differential equations; unification of the theories, methods, and applications of ordinary and functional differential equations; large collection of examples of Liapunov functions; description of the history of stability theory leading up to unsolved problems; applications of the resolvent to stability and periodic problems.

好的,这是一份针对一本假设名为《Volterra Integral and Differential Equations》的图书,但内容完全不涉及该主题的图书简介。 《复杂系统中的非线性动力学:从混沌到涌现》 简介 本书深入探讨了在工程、物理、生物学以及经济学等多个领域中普遍存在的复杂非线性系统的行为模式。在自然界和人造系统中,线性模型往往无法捕捉到最引人入胜、也最具挑战性的现象,例如突然的结构转变、对初始条件的极端敏感性,以及自下而上的有序涌现。本书旨在为研究人员、高级学生以及对复杂现象感兴趣的专业人士提供一个全面且深入的视角,用以理解这些非线性动态系统的核心机制、分析工具和实际应用。 全书结构围绕非线性系统的定性分析、混沌理论的数学基础、耗散结构与自组织,以及复杂网络中的动力学这四大核心支柱展开。我们着重于建立从基本微分方程到宏观系统行为的清晰逻辑链条,避免过度依赖特定学科的专业术语,力求实现跨学科的理解深度。 第一部分:非线性系统的定性分析与相空间几何 本部分奠定了理解非线性动力学的基础。我们首先回顾了线性系统在相空间中的拓扑结构,随后迅速过渡到非线性系统的核心:平衡点的分类与稳定性分析。 我们详尽地探讨了非线性系统在平衡点附近的局部行为,特别是分岔理论的引入。书中通过一系列经典的低维系统(如洛伦兹系统的前身模型),生动地展示了鞍结分岔 (Saddle-Node)、超临界与次临界霍普夫分岔 (Hopf) 以及 意大利面条分岔 (Neimark-Sacker) 如何导致系统从稳定状态转变为周期振荡乃至更复杂的行为。我们强调了雅可比矩阵的特征值在预测系统定性变化中的决定性作用,以及庞加莱截面作为降维工具在可视化高维动力学中的强大威力。 第二部分:混沌理论的数学基础与量化 混沌不再仅仅是一个定性的描述,它是一个具有精确数学定义的现象。本书的第二部分致力于解构混沌的数学结构。 我们首先详细阐述了李雅普诺夫指数的物理意义和计算方法,将其定义为系统对初始扰动的敏感性的量化指标。通过对连续时间系统和离散映射(如 Logistic 映射和 Henon 映射)的分析,读者将掌握如何通过指数的符号判断系统是否处于混沌状态。 随后的章节聚焦于吸引子的几何特性。我们区分了奇异吸引子的拓扑结构,并引入了分形维数的概念,特别是豪斯多夫维数和关联维数,用以量化吸引子的复杂性和尺度不变性。本书特别关注了混沌的同步性,探讨了如何通过耦合机制,使得原本不稳定的混沌系统表现出一致的行为,这对安全通信和生物信息处理具有重要意义。 第三部分:耗散结构、自组织与模式形成 复杂系统最引人注目的特征之一是它们如何在远离热力学平衡的开放系统中自发地形成有序结构。本部分深入研究了耗散结构理论的精髓。 我们以图灵模式形成理论为核心,阐述了反应-扩散系统如何通过非对称的激活-抑制机制在空间上产生稳定的斑点或条纹结构。详细的数学推导展示了为什么局部稳定态在空间扰动下会变得不稳定,从而催生出宏观的有序性。 此外,本书探讨了耗散系统中的能量和信息流。通过引入非平衡态热力学中的概念,如最小熵产生原理的局限性,我们转向更普适的结构生成原理,解释了耗散系统如何有效率地耗散能量以维持自身的复杂结构。这一部分对于理解生物细胞的形态发生和天气系统的长期演化至关重要。 第四部分:复杂网络中的动力学与信息传播 现代科学越来越倾向于将系统视为相互连接的节点集合。本书的最后一部分将动力学分析的视角提升到网络层面。 我们首先分类了不同的复杂网络拓扑结构,例如随机网络(Erdős-Rényi)、小世界网络(Watts-Strogatz)和无标度网络(Barabási-Albert),并分析了每种结构如何影响网络上传播过程的效率和鲁棒性。 重点章节集中在网络上的同步与耦合振子。我们分析了欧拉-普雷斯科特耦合(Kuramoto 模型)的普遍性,探讨了网络结构如何决定同步的相位锁定与否,以及同步相变的临界条件。最后,我们考察了信息(如疾病或意见)在复杂网络中扩散的动力学模型,比较了SIR模型在不同网络结构下的传播阈值,揭示了网络连接的异质性对流行病学和信息流的深远影响。 读者对象与本书特色 本书的编写风格严谨而富有洞察力,避免了纯粹的数学证明堆砌,而更侧重于物理直觉和计算实验的结合。书中配有大量的数值模拟案例和MATLAB/Python伪代码示例,旨在帮助读者将抽象概念转化为可操作的分析工具。 适合对象:物理学、应用数学、工程学、理论生物学、经济学等领域的研究生、博士后以及希望深入理解复杂系统行为的资深工程师和研究人员。阅读本书需要具备扎实的常微分方程基础和基本的线性代数知识。 通过对这些核心主题的系统性梳理,《复杂系统中的非线性动力学:从混沌到涌现》提供了一套强大的分析框架,用以理解自然界和技术系统中涌现出的复杂性和有序性。

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