Elementary Mathematical Models

Elementary Mathematical Models pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:The Mathematical Association of America
作者:Dan Kalman
出品人:
页数:361
译者:
出版时间:1997-11
价格:USD 49.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780883857076
丛书系列:
图书标签:
  • 美国
  • Math
  • Chaos
  • 数学建模
  • 初等数学
  • 模型
  • 数学应用
  • 科学计算
  • 理工科
  • 高等教育
  • 教材
  • 数学分析
  • 微分方程
想要找书就要到 本本书屋
立刻按 ctrl+D收藏本页
你会得到大惊喜!!

具体描述

深入探索数字世界的基石:现代数学建模与应用实践 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践性的现代数学建模导论。我们聚焦于那些在当代科学、工程、经济以及社会领域中扮演核心角色的数学工具和建模范式,旨在培养读者将复杂的现实问题转化为精确、可解的数学框架的能力。本书的视角超越了传统的线性或初级模型,而是着重于处理非线性、随机性以及复杂系统中的动态演化。 第一部分:建模的哲学与基础工具的重塑 本部分奠定了现代数学建模的理论基础,强调了从现实世界现象中抽象出数学结构的核心思维过程。我们不仅仅介绍公式,更深入探讨了模型选择的合理性、参数估计的敏感性以及模型有效性的批判性评估。 第一章:现代建模的范式转变 本章首先回顾了数学建模在历史上的发展脉络,重点阐述了计算能力飞跃后,建模范式如何从解析解的追求转向数值模拟和大规模数据拟合。我们将深入讨论“模型鲁棒性”和“模型可解释性”之间的权衡艺术。核心内容包括:如何识别一个问题的“本质驱动力”而非表象特征,以及如何构建一个既能准确描述现象又具备预测能力的抽象结构。我们引入了信息论在模型选择中的应用,例如AIC和BIC准则在复杂系统中的推广用法。 第二章:微积分在复杂系统中的新角色 传统的常微分方程(ODE)和偏微分方程(PDE)仍然是描述连续变化过程的基石,但本章将这些工具置于更广阔的背景下。我们重点探讨延迟微分方程(DDE)在描述具有记忆效应的系统(如生态学中的种群捕食模型或控制论中的反馈系统)中的应用。此外,引入随机微分方程(SDE),详细解释布朗运动和伊藤积分在处理金融市场波动、噪声驱动的化学反应等不确定性问题中的必要性。我们将通过实际案例演示如何利用SDE来构建比标准ODE更贴近实际的资产定价模型。 第三章:离散化与网络结构分析 现实世界中许多现象本质上是离散的,或者可以被有效地离散化。本章将重点介绍图论和网络科学在建模中的强大能力。我们不仅仅停留在基础的连通性分析,而是深入探讨复杂网络模型,如无标度网络(Barabási-Albert模型)和小世界网络(Watts-Strogatz模型),及其在信息传播、疾病扩散(基于网络拓扑的SIER模型)和电网稳定性分析中的应用。离散动力学系统,特别是映射(Maps),将作为理解混沌现象的桥梁,如Logistic映射及其分岔图的详细解读。 第二部分:从确定性到随机性:处理不确定性 本部分将读者带入概率论和统计推断的广阔领域,这是现代建模不可或缺的组成部分。重点是如何量化和管理模型输入和结构中的不确定性。 第四章:统计推断与参数校准 本章侧重于将数学模型与观测数据相结合的过程。我们将详细讨论最大似然估计(MLE)、贝叶斯推断(Bayesian Inference)及其在复杂模型校准中的优势与挑战。重点讨论如何处理高维数据和“病态”的参数空间。我们将引入马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法,特别是Metropolis-Hastings算法和Gibbs采样器,用于在计算上难以处理的模型中进行有效的后验分布采样。 第五章:时间序列分析与预测建模 时间序列数据在经济、环境和工程领域无处不在。本章涵盖了从经典方法到现代高阶模型的全景。详细介绍ARIMA(自回归积分滑动平均)模型的构建、检验与预测,并将其扩展到处理季节性和趋势的复杂结构。随后,我们将重点介绍状态空间模型,特别是卡尔曼滤波(Kalman Filter)及其非线性扩展(扩展卡尔曼滤波EKF和无迹卡尔曼滤波UKF),这些工具是实时系统状态估计和数据融合的核心技术。 第六章:随机过程的深入应用 随机过程是描述随时间演化的随机现象的强大框架。本章将超越基础的泊松过程,重点研究马尔可夫过程在需要精确状态转换概率的场景中的应用,例如在可靠性工程中的组件失效模型。此外,我们将深入探讨排队论,利用M/M/1, M/G/c等排队模型来优化服务系统(如呼叫中心、交通流量控制),精确计算等待时间和系统吞吐量。 第三部分:跨学科的动态系统与优化 本部分聚焦于如何使用数学模型来指导决策制定和系统优化,涵盖了宏观和微观层面的复杂交互。 第七章:最优控制理论与资源分配 最优控制是连接微分方程与决策制定的桥梁。本章将介绍变分法的基本原理,并推导出庞特里亚金最大值原理(Pontryagin's Maximum Principle)。我们将应用这些原理解决经典的资源开采、污染控制以及动态投资组合选择问题,目标是找到使得特定性能指标(如净现值或长期收益)最大化的控制路径。 第八章:计算方法与数值模拟 在无法获得解析解的情况下,数值方法是模型的生命线。本章将侧重于高阶数值技术的实现。对于ODE,我们将讨论Runge-Kutta方法的高阶实现及其稳定域。对于PDE,我们将重点介绍有限差分法(FDM)和有限元法(FEM)在求解热传导、流体力学(简化Navier-Stokes方程)问题中的具体步骤和网格生成策略。特别关注处理非线性方程时的迭代收敛性问题。 第九章:多主体建模(Agent-Based Modeling, ABM) 在研究个体异质性对宏观现象产生影响时,ABM提供了强大的视角。本章将介绍ABM的构建逻辑,包括个体行为规则的定义、环境交互的设计以及从微观模拟中涌现出宏观模式(Emergence)的分析方法。我们将通过具体的社会模拟案例,如市场交易行为或城市交通拥堵的形成,展示ABM如何补充传统的均值场模型。 第十章:复杂系统的涌现与混沌分析 本章将探讨系统内各部分相互作用如何产生超出个体特征的整体行为。除了前面提到的映射混沌外,我们将引入元胞自动机(Cellular Automata),特别是Conway的“生命游戏”及其在模拟扩散和模式形成中的应用。重点在于如何使用李雅普诺夫指数(Lyapunov Exponent)来量化系统的混沌程度,以及如何通过相空间重构技术来识别时间序列数据背后潜在的动力学系统。 总结 本书的最终目标是培养读者一种“建模思维”,即一种能够将任何复杂的、数据驱动的挑战系统性地转化为可分析、可求解的数学问题的能力。通过对上述现代建模工具的深入学习与实践,读者将能够构建出更精准、更具洞察力的模型,为解决21世纪的科学与工程难题提供强大的数学支撑。

作者简介

目录信息

读后感

评分

评分

评分

评分

评分

用户评价

评分

这本书的排版和图示设计堪称一绝,这在数学建模类的书籍中并不常见。很多抽象的概念,通过作者精心设计的流程图和示意图,瞬间变得清晰明了。我尤其欣赏它在每章末尾设置的“批判性思考”环节,它不鼓励读者盲目接受模型的结果,而是引导我们去质疑模型的假设前提、检验其适用范围,这培养了一种非常健康的科学态度。在某个关于传染病传播的章节中,作者详细剖析了如何从一个简单的SIR模型逐步修正,以纳入更复杂的现实因素,这个过程充满了启发性,让我们看到了一个“好的模型”是如何在现实的检验中不断迭代和完善的。对于渴望从纯理论走向实际应用的学生来说,这本书提供了一个绝佳的蓝图,展示了从提出问题到构建、检验、再到最终解释模型结果的完整链条。它不仅仅是一本关于“如何建模型”的书,更是一本关于“如何像数学家一样思考现实问题”的书。

评分

读完这本书,我最大的感受是它真正做到了“化繁为简”。它不像许多同类书籍那样,一上来就抛出一大堆定义和定理,让人望而却步。这本书的叙事节奏掌控得非常好,它总是在最恰当的时机引入必要的数学工具,并且总是紧密围绕着一个具体的、可感知的“模型”展开讨论。举例来说,书中对“资源分配”问题的探讨,没有使用复杂的运筹学语言,而是通过一个非常接地气的图书馆藏书优化案例来阐释,这种“先问题,后工具”的结构,使得知识的吸收过程变得非常自然和主动。我感觉自己不是在被动地学习数学知识,而是在主动地利用数学工具去解决一个具体的问题。唯一让我稍微感到不足的是,有些高级的应用场景,比如涉及非线性和动态系统的部分,似乎只是蜻蜓点水,留下了很多意犹未尽的感觉,但也许这正是其“Elementary”定位的体现吧。

评分

坦白说,这本书的语言风格带着一种非常鲜明的英式严谨感,但同时又充满了对初学者的友善。它没有采用那种咄咄逼人的“你必须学会”的语气,而是采用了一种“让我们一起探索”的合作姿态。在讲解一些基础的优化思想时,作者非常耐心地分解了每一步的逻辑推导,即使是对于那些代数基础相对薄弱的读者,也能跟上思路。我注意到,书中对于模型假设的讨论尤为深入,它反复强调,任何数学模型都是对现实的一种简化和抽象,理解“简化”的代价是至关重要的。这种对局限性的坦诚讨论,极大地增强了读者的信任感。如果要给出一个改进建议,或许是增加一些当代技术,比如如何结合简单的计算工具(如Excel的求解器或基础的Python库)来进行模型求解的实例,让模型构建与现代计算实践能更紧密地结合起来。

评分

我必须承认,这本书的深度是渐进式的,它成功地平衡了“易读性”与“思想的深度”。它没有试图在一本书里涵盖所有已知的数学模型类型,而是精心挑选了几种核心模型,并把它们讲得极其透彻。这种“少而精”的策略非常有效,它避免了知识的碎片化,让读者能够真正掌握建模思想的精髓——即如何将一个模糊的现实情境提炼成一组清晰的数学关系。其中关于“反馈回路”和“系统动态学”的初步介绍,用非常基础的微分方程概念,解释了复杂的经济和社会现象,这种跨学科的连接能力是这本书最大的亮点之一。它成功地激发了我的好奇心,让我开始审视周围世界中那些看似随机的现象,并尝试用更结构化的方式去理解它们。对于任何想要在工程、商业分析或社会科学领域打下坚实量化基础的人来说,这本书都是一个极佳的起点,它播下的是科学探究的种子。

评分

这本《Elementary Mathematical Models》的书,说实话,初读起来有点让人摸不着头脑,特别是对于那些期待能立刻看到复杂公式和高深理论的读者来说。它更像是一本引人入胜的入门指南,用一种非常直观且生活化的方式,向我们展示了数学是如何悄无声息地渗透到我们日常决策中的。作者似乎刻意避开了那些枯燥的代数证明,转而聚焦于如何将现实世界的问题“翻译”成可以用数学语言描述的框架。我特别喜欢它在案例选择上的独到眼光,比如如何用简单的线性模型来预测短期市场趋势,或者用概率论的视角来分析日常随机事件。这种处理方式极大地降低了学习的门槛,让那些对“数学”二字心生畏惧的人也能感受到数学思维的魅力。不过,对于那些已经有扎实数学基础的读者,可能需要耐心才能发现其中更深层次的洞见,因为它似乎更偏向于“模型构建”的过程本身,而不是模型的严格求解。整本书的行文流畅自然,仿佛一位经验丰富的导师在耳边娓娓道来,而不是一本冰冷的教科书。

评分

简单易懂。

评分

简单易懂。

评分

简单易懂。

评分

简单易懂。

评分

简单易懂。

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2026 onlinetoolsland.com All Rights Reserved. 本本书屋 版权所有