《数值分析原理(第二版)》为西北工业大学聂玉峰教授、长安大学封建湖教授、西北工业大学车刚明副教授合作编写。本书作为高等院校工科硕士研究生和数学系各专业本科生的数值分析(或称计算方法)课程的教科书,系统地介绍了现代科学与工程计算中常用的数值计算方法、概念以及有关的分析理论和应用。本书第一版自2001年由科学出版社出版以来,二十余年中得到许多高校的选用,为从事科学计算方面的人才培养发挥了积极作用。
我们在教学实践过程中发现了第一版书中的一些不足,如语言表述、内容的组织与取舍等方面,再加上数值计算方法的快速发展以及主要应用领域的需求变化,我们对第一版教材进行了适当的调整和优化,力争做到以下几点:
第一,叙述简洁流畅,语言通俗易懂。本书编者都是长期在西北工业大学或长安大学从事数值分析教学与研究工作,具有丰富的教学经验和计算方法应用经验,对各层次的学生需求非常了解。因此,在编写本书的过程中,编者充分考虑了学生的知识水平,特别注重语言叙述的简洁流畅、通俗易懂;内容组织由浅入深、过渡自然;理论分析科学严谨。另外,书中的概念也与实际背景紧密结合,可以有效激发学生的学习兴趣。
第二,取材合理,观点较新。考虑到本书的使用对象,在内容的选取上保留了一些经典的数值方法,充实了一些必要的理论知识,并增加了一些对方法进一步推广方面的分析与讨论,以适应不同层次学生的学习需要和未来研究工作的需要。例如常微分方程数值解一章中的线性多步法的收敛性、相容性、稳定性以及预估校正法等,求解非线性方程的不动点迭代法的斯蒂芬森加速收敛技术等。另外,本书还引入了较现代的数学工具,如不动点定理、压缩映射原理、赋范线性空间等,这些概念的引入不仅能使学生更深刻地理解本书内容与方法,而且对他们未来的学习与研究工作也是很有帮助的。
第三,加强了数值试验的内容。本书自始至终贯穿一个基本理念,即在数学理论上等价的方法在实际数值计算上往往是不等效的,因此本书特别注重数值计算的实践。对于作者多年的计算经验证明非常有效的、而且适用于工程技术人员实际使用的方法,本书都给予了足够的重视。例如方程求根的斯蒂芬森方法、微分方程数值解法中的预估-校正方法等。书中精选了一些很有说服力的数值算例,如线性方程组的迭代解法、非线性方程求根、矩阵特征值问题、常微分方程数值解等章中基本上是用不同的方法求解同一个问题,以便更清楚地观察各种方法的优劣与特点。
第四,本次再版进行了一些优化和调整。例如重新绘制了部分示意图,使之更为清晰美观,丰富了一些注记、例题、习题,更好地配合理解相关概念、定理以及算法;又如增加了关于样条插值误差定理力学意义的注记,乘幂法中关于主特征值为一对共轭复根情形的例题,关于秦九韶算法的习题等;另外还增加了一些对计算数学来说重要的技术,如数值积分与数值微分的外推算法以及一般的外推思想。
第五,提供丰富的配套数字资源。为适应新时代一流课程建设的要求,为教学实践与学生自学提供方便,我们为教材制作了相关配套数字资源(如授课PPT、个别知识点的微课等),如有意采用该书作为教材,可通过邮箱(yfnie@sina.cn)联系作者或(wangjing@mail.sciencep.com)联系责任编辑。
简
介
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《数值分析原理(第二版)》系统地介绍了现代科学与工程计算中常用的数值计算方法及有关的理论和应用。本书共9章,包括误差分析、函数插值、函数逼近、数值积分与数值微分、解线性代数方程组的直接法和迭代法、非线性代数方程求根、矩阵特征值与特征向量计算,以及常微分方程初值问题的数值解法等。本书基本概念清晰准确,理论分析科学严谨,语言叙述通俗易懂,结构编排由浅入深,注重启发性。本书始终贯穿一个基本理念, 即在数学理论上等价的方法在实际数值计算时往往是不等效的, 因此,本书精选了大量的计算实例,用来说明各种数值方法的优劣与特点。各章末附有一定数量的习题供读者练习之用。
作
者
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聂玉峰:西北工业大学教授,博士生导师,数学与统计学院院长。从事大规模科学计算的模型、理论与方法研究,主持国家科研项目7项,发表学术论文200余篇;2006年获教育部新世纪优秀人才奖,2016年获陕西省科学技术二等奖,2016年获陕西省教学名师奖,主编国家十二五规划教材一部,获陕西省优秀教材奖2项,陕西省高等教育教学成果奖三项。现担任教育部大学数学教学指导委员会委员、陕西省数学会副理事长、陕西省数学会大学数学教学委员会主任委员、西安市科学计算与应用统计重点实验室主任、International Journal of Numerical Analysis and Modeling 执行主编,陕西省理工类学科(专业)学科评议组成员。
封建湖:长安大学教授、博士生导师,陕西省师德标兵。国家自然科学奖评审专家,国家自然科学基金评审专家,国家视频公开课(精品课程)评审专家等等。曾任陕西省工业与应用数学学会副理事长,陕西省计算数学学会副理事长,陕西省数学学会常务理事。曾获“宝钢教育基金优秀教师奖”,“西北工业大学本科教学最满意教师”,“长安大学教学名师”,“长安大学师德标兵”,“长安大学优秀研究生指导教师”等荣誉称号。长期从事计算数学的教学与研究,在偏微分方程数值解法、计算流体力学方面有深入研究,发表学术论文140余篇,曾获陕西省科技进步奖二等奖一次,三次荣获陕西省优秀教学成果奖二等奖,主编或参编教材教辅书籍8部。
车刚明:西北工业大学应用数学系副教授,长期担任硕士研究生公共课程数值分析、偏微分方程数值解法的教学工作。在科学出版社、高等教育出版社、西北工业大学出版社主编出版教材、教辅6本。曾获校级教学优秀成果一等奖和二等奖及优秀奖教金,六次获得西北工业大学研究生公共课最满意教师奖。作为主要完成人,曾获校教学优秀成果集体一等奖,陕西省教学优秀成果集体二等奖。
读
者
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本书可作为高等院校工科研究生和数学系各专业本科生的数值分析课程教材,也可作为从事科学与工程计算的科研工作者的参考书。
目
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