經(jīng)過一年多對高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計等數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí),大學(xué)生掌握了相對豐富的數(shù)學(xué)知識,然而這些知識許多都過分側(cè)重理論和計算,尤其數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)等課程,缺乏進行計算機實踐的內(nèi)容,難以獲得直觀效果。另外,用筆計算通常比較繁瑣,不如利用計算機軟件來得簡捷、便利。要想對這些數(shù)學(xué)知識獲得更加全面的理解,就需要通過計算機上的數(shù)學(xué)實驗達到這個效果。我們一直嘗試由學(xué)生自己動手,用他們熟悉、喜歡的計算機去解決一些經(jīng)過簡化的實際問題,讓學(xué)生親身感受利用所學(xué)數(shù)學(xué)知識解決實際問題的酸甜苦辣,做,然后知不足,進而激發(fā)他們進一步學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的熱情,促進數(shù)學(xué)教育良陛循環(huán),這就是我們編寫本書的緣由。
通過計算機實驗,可以達到理論和直觀的完美結(jié)合。對概率論中許多復(fù)雜計算,其結(jié)果到底對否,怎么驗證,或者不知道理論計算怎么做等問題,通過隨機模擬實驗就會得到一個相當(dāng)滿意的結(jié)論。它既可以與理論計算相互印證,同時又可以解決許多理論上較難計算的問題,顯示出計算機模擬的優(yōu)越性,
因此,數(shù)學(xué)實驗是通過學(xué)習(xí)利用計算機獲得對復(fù)雜數(shù)學(xué)問題直觀感受的一個好途徑,當(dāng)然,并非每一個數(shù)學(xué)問題都可以如此。利用計算機和相應(yīng)的軟件,可以大大增強計算和公式推導(dǎo)能力。另一方面,大學(xué)生都希望自己學(xué)數(shù)學(xué)有用武之地,總想解決實際問題,這就是數(shù)學(xué)建模,現(xiàn)在很多大學(xué)生都積極參加數(shù)學(xué)建模競賽。學(xué)好數(shù)學(xué)實驗,無疑為數(shù)學(xué)建模打下良好的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)實驗起著承上啟下的作用,承上,就是承接高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計,使得這些數(shù)學(xué)知識得到實驗和應(yīng)用;啟下,就是為數(shù)學(xué)建模解決實際問題打下良好的基礎(chǔ),
本書既是高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計三門數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課的鞏固和提高,又在基本數(shù)學(xué)知識和應(yīng)用之間架起了一座橋梁,選取的許多實驗都十分有趣,數(shù)學(xué)理論并不復(fù)雜,編程也不難,十分便于學(xué)生學(xué)習(xí)和實驗。當(dāng)然,書中也給出了一些前沿的數(shù)學(xué)實驗內(nèi)容供有余力的讀者自學(xué),比如MCMC。通過本書學(xué)習(xí),可以使學(xué)生對數(shù)學(xué)獲得一種新的認(rèn)識,增強自己的動手能力,同時在編程方面也能得到相當(dāng)大的提高。
本書是一個統(tǒng)一的整體,各部分之間又有相對的獨立性,可以獨立講授,學(xué)習(xí)本書只需要一般的高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、計算機語言等方面的知識。本書不涉及太深奧的數(shù)學(xué)知識模型,以便于教學(xué)。
本書可作為高等院校開設(shè)數(shù)學(xué)實驗課程的各專業(yè)學(xué)生的教材,也可作為相關(guān)專業(yè)讀者的參考用書,
本書由天水師范學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院丁恒飛、王丙參、田俊紅三位老師共同編寫,具體分工為:第1~4章,第6章由丁恒飛編寫,第7~10章由王丙參編寫,第5章及附錄1~3由田俊紅編寫。
本書編寫得到國家自然科學(xué)基金(11561060)的資助,得到天水師范學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持,其中,統(tǒng)計與計算教研室的同事們認(rèn)真審閱了書稿,提出寶貴的修改意見,也得到科學(xué)出版社的大力支持,特在此一并致以誠摯的謝意!
雖然我們希望編寫出一本質(zhì)量較高、適合當(dāng)前教學(xué)實際需要的教材,但限于作者水平與撰寫時間,難免存在不妥之處,懇切希望讀者批評、指正,使本書得以不斷完善。