本書共分七章,主要闡述了誤差及算法的穩(wěn)定性,要求掌握數(shù)值運算的誤差估計及數(shù)值運算中的一些原則;非線性方程(組)求根,要求掌握迭代法的基本思想,熟練運用所學(xué)的方法解決非線性方程的近似解問題;線性方程組的數(shù)值解法,要求掌握高斯消去法和列主元高斯消去法,掌握矩陣三角分解法求解線性方程組,掌握向量和矩陣范數(shù)特征值的數(shù)值解法;函數(shù)的插值與擬合,要求掌握拉格朗日插值多項式的存在唯一性,掌握差分、差商的計算過程及有關(guān)性質(zhì),掌握牛頓插值多項式及其余項,了解埃爾米特插值及其余項;數(shù)值微分與積分和常微分方程數(shù)值解,要求掌握插值型數(shù)值求積公式,高斯求積公式等各類求積公式的構(gòu)造方法,熟練運用求積公式進行計算。
本書是一本理論聯(lián)系實際,具有實用性的教材
數(shù)值分析或計算方法是數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程,也是理工科大學(xué)各專業(yè)開設(shè)的一門數(shù)學(xué)公共基礎(chǔ)課程,其內(nèi)容主要包括數(shù)值計算的理論與方法 . 數(shù)值計算是計算數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)與其它工程學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機的廣泛使用,科學(xué)計算變得越來越重要,尤其是人工智能和機器學(xué)習(xí)正在蓬 勃發(fā)展與應(yīng)用,作為它們基礎(chǔ)的數(shù)值計算方法也受到更廣泛的重視。本書的主要內(nèi)容 有 數(shù)值計算的基本問題、非線性方程(組)的數(shù)值解法、線性方程組的數(shù)值解法和矩陣特征值計算、函數(shù)的數(shù)值逼近法、數(shù)值微分與數(shù)值積分、常微分方程數(shù)值解等 . 本書還有如下特色:
(1)每章附有精心挑選的習(xí)題和上機實驗題 . 習(xí)題和上機實驗題不僅涉及基礎(chǔ)知識的鞏固,還有新工科背景的數(shù)值計算的應(yīng)用和拓展,以利于激發(fā)理工科本科生和研究生學(xué)習(xí)數(shù)值計算的興趣和拓展應(yīng)用的認識。
(2)本書強調(diào)算法的理論分析 同時也注重算法的實現(xiàn),通過實例和 MATLAB 部分源程序、 命令等更詳細的體現(xiàn)了算法的應(yīng)用。
(3 )本書內(nèi)容編排有利于教學(xué),由淺入深、由易到難 附 有 一些 經(jīng)典 和 當(dāng)今較 流行 的算法介紹,還附有結(jié)合正文內(nèi)容的素養(yǎng)提升內(nèi)容,涉及算法背后的歷史、應(yīng)用 案例、人文素養(yǎng)等,以便于課堂內(nèi)容的豐富或?qū)W生課外學(xué)習(xí)。
本書由王亞紅、王秋寶、田茹主編,王亞紅、王秋寶負責(zé)總體方案的設(shè)計及具體內(nèi)容的安排及統(tǒng)稿,編寫分工如下:王亞紅(第 1 6 章)、王秋寶(第 7 章)、田茹負責(zé)全書例題、習(xí)題與上機實驗題目。
本書是作者多年教研經(jīng)驗的積累,參考、借鑒了國內(nèi)外優(yōu)秀教材,力爭在理論與實踐相結(jié)合、課程與育人相結(jié) 合,反映學(xué)科發(fā)展前沿,以適應(yīng)新時代發(fā)展對學(xué)生培養(yǎng)的新要求。
本書的出版得到以下項目的資助:研究生數(shù)學(xué)課程思政教學(xué)研究中心 項目編號: YSFZX2022014;研究生《數(shù)值分析》課程思政示范課程建設(shè)項目 項目編號: YKCSZ2021070;研究生《常微分方程數(shù)值方法》示范課程建設(shè)項目 項目編號: KCJX2022073
感謝石家莊鐵道大學(xué)數(shù)理系和研究生院的大力支持。
感謝石家莊鐵道大學(xué)馬克思主義學(xué)院呂麗卿老師對素養(yǎng)提升的內(nèi)容提出了寶貴意見, 感謝中國鐵道出版社同志們對本書作者的幫助。
限于水平,懇請讀者批評指正。
王亞紅,副教授,碩士研究生,1996年7月至今,在石家莊鐵道大學(xué)從事教學(xué)工作。主講本科數(shù)值分析、矩陣計算、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)與空間解析幾何、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、計算方法等,2002年至今,主講碩士研究生的數(shù)值分析、矩陣論,博士研究生的高等工程數(shù)學(xué)等。主要負責(zé)完成了河北省研究生《矩陣論》示范課程的建設(shè);參與河北省在線開放課程《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》,負責(zé)課程內(nèi)容組織設(shè)計,混合式教學(xué)方法探索;正在負責(zé)進行河北省研究生思政示范課程《數(shù)值分析》的建設(shè)。 王秋寶,教授,博士,2009年7月至今,在石家莊鐵道大學(xué)從事教學(xué)工作。主講本科數(shù)值分析、常微分方程、高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)與空間解析幾何、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、計算方法等,2009年至今,主講碩士研究生的數(shù)值分析、常微分方程運動穩(wěn)定性等。參與河北省在線開放課程《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》;正在負責(zé)河北省教育教學(xué)改革項目《常微分方程立德樹人之探索》。 田茹,講師,博士,美國阿克倫大學(xué)訪問學(xué)者。2021年6月至今,在石家莊鐵道大學(xué)數(shù)學(xué)系工作。主講本科生《計算方法》、研究生《數(shù)值分析》、留學(xué)生《NumericalAnalysis》、本科生《概率