工程數學--矢量分析與場論(第4版)

工程數學--矢量分析與場論(第4版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

謝樹藝 著
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齣版社: 高等教育齣版社
ISBN:9787040348484
版次:4
商品編碼:12241603
包裝:平裝
頁數:170

具體描述

內容簡介

  本書第一版於1978年齣版,迄今已經30多年。內容經典,影響深遠。全書內容包括矢量分析,場論,哈密頓算子,梯度、散度、鏇度與調和量在正交麯綫坐標係中的錶示式。在修訂過程中,根據課程的教學要求及使用者的意見和建議,修訂如下:
   (1)在矢性函數的導數與微分部分,增加瞭矢性函數的拉格朗日中值定理,將其作為打“*”內容,可供不同層次的教學使用。
   (2)為瞭在正交麯綫坐標係中充實一些場的內容,在第四章末增講瞭廣義雅可比矩陣以及有勢場的勢函數、管形場的矢勢量、全微分求積和保守場中的麯綫積分等。
   (3)對書中一些不恰當之處作瞭修改,對書中的例題、習題作瞭適當的調整。
   本書可作為高等學校工科類專業該課程教材使用,也可供科技人員參考。
《深入探索:微積分的維度與物理的脈絡》 這是一本旨在引導讀者穿越數學的宏偉殿堂,特彆是那些構建我們對空間、運動和力學理解基石的數理工具的書籍。本書並非專注於某個特定領域的既有教科書,而是緻力於闡明構成現代科學技術分析體係核心的某些關鍵數學概念及其在描述物理世界中的普適性。我們將深入探討那些能夠處理多變量函數、描述空間變化以及理解能量和力場相互作用的數學語言。 本書的首要目標是為理解更復雜的科學和工程問題奠定堅實的基礎,通過一種循序漸進、注重直觀理解的方式,幫助讀者掌握那些超越基本算術和代數範疇的分析工具。我們將從微積分學的核心概念齣發,但目光將投嚮更廣闊的領域,探討如何運用這些工具來分析隨空間變化的量,以及如何描述和預測物理現象的演變。 第一部分:多維空間的解析 我們將首先踏入多維空間的世界,理解如何在一個維度以上來描述點、綫、麵和體。這裏,“坐標係”將不再僅僅是二維平麵上的 x、y,而是拓展到三維乃至更高維度,我們學習如何在這個空間中定義嚮量,以及嚮量的加法、減法、標量乘法等基本運算。重點將放在嚮量的幾何意義和代數錶示上,理解它們如何錶示位移、速度、力等物理量。 緊接著,我們將引入“嚮量函數”,即其分量是自變量的函數,能夠描述麯綫和運動軌跡。學習如何求解嚮量函數的導數和積分,從而理解物體運動的瞬時速度、加速度以及路徑長度等概念。 第二部分:變化率的精妙刻畫——多元微積分 本書將重點解析“偏導數”的概念。當一個函數依賴於多個自變量時,偏導數能夠告訴我們函數值相對於其中一個自變量的變化率,而忽略其他自變量的變化。我們將通過豐富的實例,理解偏導數在描述物理係統中各因素獨立影響時的作用。 “梯度”將是我們深入探討的關鍵概念。梯度是一個嚮量,它指嚮函數值增長最快的方嚮,其大小則錶示該方嚮上的變化率。我們將看到,梯度在描述物理場(如溫度場、勢場)的變化趨勢,以及尋找最優化問題中的極值點時發揮著至關重要的作用。 “散度”和“鏇度”是另外兩個核心工具,它們分彆描述瞭嚮量場在某一點的“源匯”特性和“鏇轉”特性。散度用於衡量一個嚮量場從某一點發散齣去的程度,例如,流體在某一點的流齣速率。鏇度則描述瞭嚮量場在某一點的環繞強度,例如,流體在渦鏇中的鏇轉行為。我們將通過對散度和鏇度的深入分析,理解它們在流體力學、電磁學等領域中的物理意義。 “方嚮導數”將幫助我們理解函數值在任意指定方嚮上的變化率,這比僅僅考慮坐標軸方嚮上的變化更為普適。 第三部分:積分的擴展與物理應用的深化 本書將顯著擴展我們對積分的理解,從單變量的麯綫積分到多重積分,再到“綫積分”和“麵積分”。 “綫積分”將允許我們沿著一條麯綫對一個函數進行積分,這在計算物理量沿著路徑的總效應時非常有用,例如,計算在某力場中移動物體所做的功。我們將學習如何參數化麯綫,以及如何將綫積分轉化為參數上的單變量積分。 “麵積分”則是在麯麵上進行的積分,用於計算物理量在麯麵上的總分布,例如,計算通過某個麯麵的流體流量或電場通量。 第四部分:跨越界限的積分定理——格林、高斯與斯托剋斯 這是本書的核心亮點之一,我們將詳細闡述和應用三大積分定理: 格林定理(Green's Theorem): 將一個平麵區域上的二重積分與其邊界上的綫積分聯係起來。這個定理極大地簡化瞭某些計算,例如,求解一個封閉麯綫所圍成的麵積。我們將看到它如何在計算功、環量等方麵展現其威力。 高斯散度定理(Gauss's Divergence Theorem): 將一個三維區域上的三重積分(散度)與其邊界麯麵上的麵積分聯係起來。這個定理是理解流體流動、電場和磁場通量等概念的關鍵,它錶明在一個閉閤麯麵內的散度的總體積分等於通過該麯麵淨流齣的通量。 斯托剋斯定理(Stokes' Theorem): 將一個麯麵上的鏇度麵積分與其邊界麯綫上的綫積分聯係起來。這個定理是理解電磁感應、渦流等現象的基礎,它錶明在一個麯麵上鏇度的麵積分等於通過該麯麵邊界的綫積分。 我們將通過大量的實例和應用,深入理解這三個定理的幾何和物理意義,以及它們如何揭示瞭嚮量場在不同維度上的深刻聯係。這些定理不僅是數學上的優美結論,更是物理學中描述守恒律、場論等基礎概念的數學錶達。 第五部分:場論的構建與物理現象的解釋 基於前麵介紹的數學工具,我們將開始構建和理解“場論”的基本概念。 標量場: 描述空間中每一點都有一個標量值(如溫度、壓力、勢能)的函數。我們將學習如何利用梯度分析標量場的空間變化。 嚮量場: 描述空間中每一點都有一個嚮量值(如速度場、力場、電場)的函數。我們將深入分析嚮量場的散度和鏇度,理解它們的物理含義。 勢場(Potential Fields): 特彆關注那些可以通過標量勢函數來描述的嚮量場。我們將理解保守場(如重力場、靜電力場)的性質,以及如何利用勢函數來簡化對這些場的分析。 我們將結閤具體物理場景,例如: 流體動力學: 利用嚮量場描述流體的速度分布,通過散度和鏇度分析流體的流動特性(如不可壓縮性、渦鏇)。 電磁學: 運用嚮量場描述電場和磁場,通過散度和鏇度來理解高斯定律和法拉第電磁感應定律的數學錶達。 熱傳導: 利用標量場描述溫度分布,通過梯度分析熱量傳遞的方嚮和速率。 目標讀者與學習方法 本書適閤那些希望深入理解科學和工程中基礎數學語言的學生、研究人員和工程師。無論您是初次接觸這些概念,還是希望鞏固和深化理解,本書都將提供一個清晰、嚴謹且富有啓發的學習路徑。我們鼓勵讀者在閱讀過程中積極思考,嘗試手動演算,並將抽象的數學概念與具體的物理現象聯係起來。本書旨在培養讀者獨立分析和解決問題的能力,而非僅僅記憶公式。 通過對多元微積分、嚮量分析以及場論核心概念的係統性學習和深入探究,讀者將能夠更好地理解並應用這些強大的數學工具,從而在物理、工程、計算機科學等眾多領域取得更大的成就。

用戶評價

評分

這本書的語言風格,可以說是非常“工程化”的。它直接、嚴謹,不拖泥帶水,每一個句子都承載著精確的數學含義。我記得,在初讀這本書時,我不太適應這種風格,覺得它有時過於“冷峻”,缺乏一些人文的溫度。比如,當作者在講解一個定理時,通常會直接給齣定理的陳述和證明,很少有大段的背景介紹或者引人入勝的故事。然而,隨著我閱讀的深入,我逐漸體會到瞭這種風格的優點。它最大程度地減少瞭歧義,保證瞭數學概念的精確性。在工程領域,嚴謹和精確是至關重要的,任何一點含糊不清都可能導緻災難性的後果。這本書的語言風格,正是這種精神的體現。它要求讀者專注,要求讀者理解每一個詞語背後的數學意義。我曾經為瞭理解一個關於“積分麯麵”的定義,反復閱讀瞭十幾遍,就是因為作者用瞭非常精煉的語言來描述,而我需要花時間去消化其中的每一個字。後來,我發現,正是這種“簡練”的語言,讓我更能專注於數學本身,而不是被一些華麗的辭藻所乾擾。它就像一位經驗豐富的工程師,在告訴你如何搭建一座堅固的大橋,他不會跟你講太多關於橋梁美學的故事,而是直接告訴你,你需要哪些材料,如何計算力學參數,以及每一步操作的精確要求。

評分

我清晰地記得,在學習這本書的初期,我曾因為一個定義而陷入瞭深深的睏惑。那個關於“場”的概念,總是讓我覺得難以捉摸。究竟什麼是場?它是一個物理量嗎?還是一個數學模型?我反復閱讀課本上的闡述,試圖去理解場在不同情境下的具體錶現。例如,電場,我努力去想象那些無形無狀的電荷周圍彌漫的勢力,它們如何作用於其他電荷,如何傳播能量。又比如,引力場,牛頓和愛因斯坦的理論在我腦海中交織,我試圖用數學的語言來描述星球之間的相互吸引,那種跨越空間的“作用”。當時我腦子裏充滿瞭各種疑問,感覺自己就像一個探險傢,在一個陌生的領域裏艱難前行。每一次看似理解瞭一個概念,又會因為另一個新齣現的問題而迴到原點。我記得自己曾在一個悶熱的夏日午後,對著書本上關於“通量”的定義,苦思冥想瞭整整一下午。我試圖想象水流穿過一個麯麵,而通量就是衡量有多少水流“穿透”瞭這個麯麵的總量。然而,當這個麯麵變得越來越復雜,當流場本身也變得不均勻時,這種直觀的理解就變得非常睏難。我對數學公式的掌握程度,也直接影響瞭我理解的深度。我甚至懷疑,自己是不是真的適閤學習工程類專業,因為這些數學工具似乎比我身體裏流淌的血液還要復雜。但是,每當我迴憶起那些在深夜裏,終於攻剋瞭一個難點時的那種成就感,我又會覺得一切的付齣都是值得的。這種對“場”的理解,不僅僅是停留在數學的層麵,更重要的是,它讓我開始用一種全新的視角去觀察和理解物理世界。

評分

有時候,當我遇到特彆睏難的問題,或者對某個概念的理解陷入瓶頸時,我會在書中尋找作者的“暗示”或者“提示”。我發現,作者在一些關鍵的地方,會巧妙地插入一些“小貼士”或者“注意事項”,這些簡短的文字,往往能點醒我,讓我從一個新的角度去思考問題。我記得有一次,我在計算一個涉及麯麵積分的題目時,總是齣現符號錯誤,我怎麼檢查都找不到問題所在。後來,我無意中翻到頁眉處,作者寫瞭一句:“計算麯麵積分時,注意法嚮量的方嚮和積分區域的定嚮。”這句話雖然簡短,但卻像一道閃電,瞬間照亮瞭我思路的死角。我立刻意識到瞭問題所在,並且很快就糾正瞭錯誤。這些“隱藏”在書頁中的提示,就像是作者在和我進行一場“跨越時空的對話”,他們用最簡潔的方式,傳遞著最寶貴的經驗。這種感覺非常奇妙,仿佛作者在用他的智慧,默默地引導著我前進。我後來養成瞭一個習慣,就是閱讀完每一個章節後,都會仔細地迴顧書頁的空白處,以及頁眉頁腳,生怕錯過任何一個有價值的提示。這不僅幫助我解決瞭學習中的難題,也讓我更加敬佩作者在編寫這本書時,所付齣的細緻和用心。

評分

這本書陪伴瞭我度過瞭大學裏一段非常重要的學習時光,它不僅僅是一本教材,更像是我學習路上的一個良師益友。雖然我對它的某些內容,至今仍然能感到一絲敬畏,但它所教會我的,遠不止是數學知識本身。它教會瞭我如何去思考,如何去分析問題,如何去麵對睏難並最終剋服它們。我記得,在我畢業參加工作後,在麵對一些復雜的工程項目時,我總會不自覺地迴想起書中的公式和概念,它們就像是我大腦深處儲存的一個工具箱,能夠隨時被我調用。我曾經參與過一個關於航空發動機葉片氣動設計的項目,其中就大量運用到瞭矢量分析和場論的知識,來模擬氣流在葉片錶麵的分布和變化。當時,我能夠快速理解和運用那些復雜的計算模型,很大程度上得益於當年在《工程數學——矢量分析與場論(第4版)》上打下的堅實基礎。這本書,讓我看到瞭數學的邏輯之美,也讓我體會到瞭數學在解決實際問題中的強大力量。它不僅僅是一本“教你看懂”的書,更是一本“教你如何去學”的書,它培養瞭我獨立思考和解決問題的能力,這種能力,對於我今後的職業生涯,是無價的。我至今仍然將它珍藏在我的書架上,時不時地會翻閱一下,迴味那些年的奮鬥時光,也從中汲取新的靈感。

評分

這本書的印刷質量相當不錯,紙張的觸感很好,即使是反復翻閱,也不會感到廉價。它那種厚重感,也讓人覺得裏麵裝載著紮實的知識。當我第一次拿到《工程數學——矢量分析與場論(第4版)》時,我首先被它的裝幀所吸引。它不是那種花裏鬍哨的封皮,而是樸實無華,但透著一股穩重和專業。拿到手中,能感受到它有一定的分量,這讓我覺得裏麵裝的內容一定很充實,不像有些書,光看厚度,內容卻少得可憐。打開書頁,紙張的質感也非常好,摸起來細膩而光滑,印刷清晰,字跡工整,沒有絲毫的模糊或者重影,長時間閱讀也不會覺得眼睛疲勞。更重要的是,它的排版設計很用心,章節的劃分清晰明瞭,每個公式、定理的呈現都顯得格外醒目,並且有足夠的空白,讓讀者在閱讀過程中不會感到擁擠和壓抑。對於一本涉及到大量數學符號和公式的書籍來說,良好的排版和印刷質量是至關重要的,它直接影響到閱讀的體驗和學習的效率。《工程數學——矢量分析與場論(第4版)》在這方麵做得非常到位,讓我感覺作者和齣版社都對這本書傾注瞭極大的心血,為的就是給讀者提供一個舒適的學習環境。我記得我曾經為瞭查找某個公式,把書翻得亂七八糟,但因為紙張質量好,也沒有齣現褶皺或者破損,這讓我更加愛惜這本書。而且,書中的插圖和圖示,也都是清晰且具有啓發性的,雖然不是那種精美的繪畫,但恰到好處地輔助瞭概念的理解,讓那些抽象的數學原理變得更加直觀。

評分

在學習過程中,我不得不承認,我曾經多次被書中某些章節的難度所“嚇倒”。尤其是涉及到一些高級概念,比如張量分析和微分流形時,我的大腦仿佛進入瞭“宕機”狀態。那些高維度的空間,復雜的變換,以及抽象的數學語言,都讓我感到一種深深的無力感。我記得有一次,我為瞭理解一個關於協變張量和逆變張量的概念,花費瞭整整一周的時間,查閱瞭大量的資料,甚至請教瞭我的導師,纔勉強抓住瞭一點皮毛。當時我感到非常沮喪,覺得自己可能永遠也無法掌握這些“高大上”的數學理論。我曾經在深夜裏,一個人對著書本發呆,感覺自己就像一隻迷失在數學迷宮裏的小蟲子,找不到齣路。但是,每當我稍微休息一下,重新迴到書本麵前,或者看到作者在後麵章節中,是如何將這些看似“晦澀”的理論,應用到實際的工程問題中時,我又能重新燃起希望。我發現,正是這些看似“高難度”的知識,纔構成瞭工程數學的精髓,它們是理解更深層次物理現象的鑰匙。這本書在處理這些難題時,雖然沒有迴避其復雜性,但作者總是會盡量用一些形象的比喻,或者從一些相對簡單的特例入手,來幫助讀者逐步建立理解。這種“循序漸進”的策略,雖然不能讓我立刻豁然開朗,但至少讓我看到瞭前進的方嚮,不再那麼害怕和畏懼。

評分

書中的例題和習題是這本書的另一大亮點。它們不是那種簡單地套用公式的題目,而是精心設計,能夠引導讀者深入思考,並且將理論知識與實際應用聯係起來。我記得我曾經做過一道關於流體動力學的例題,它涉及到計算一個特定區域內的流體通量,當時我用瞭書本上介紹的多種方法去求解,每一種方法都讓我對矢量分析的理解更深一層。習題的難度也循序漸進,從基礎的計算題,到需要綜閤運用多個定理的難題,應有盡有。我尤其喜歡那些需要證明的習題,它們迫使我去思考定理的內在邏輯,而不是僅僅停留在錶麵。我曾經為一個證明題,連續思考瞭兩個晚上,最後恍然大悟,那種成就感是無與倫比的。而且,書中提供的習題解答,雖然不是每道題都有,但對於關鍵的、有難度的題目,都有詳細的解答過程,這對我及時糾正錯誤,鞏固知識非常有幫助。我記得當時有一道關於電磁場邊界條件的習題,我怎麼也解不齣來,後來對照解答,纔發現是我對某個矢量積分的理解齣現瞭偏差。這種通過反復練習和對比,來加深理解的學習過程,讓我受益匪淺。這本書的習題,不僅僅是檢驗我是否掌握瞭知識,更重要的是,它們是引導我深入學習的“嚮導”,讓我能夠更主動地去探索數學的奧秘。

評分

這本書的另一個讓我印象深刻的地方,是它在引入新的數學概念時,往往會與物理學中的具體問題相結閤。例如,在講解矢量場的散度和鏇度時,作者會立刻引入流體動力學中的渦量和體積變化率,讓我能夠立刻感受到這些數學工具的實用價值。我記得當時在學習關於“鏇度”的概念時,我怎麼也無法在腦海中形成一個清晰的畫麵。直到書中引入瞭關於“水流鏇轉”的例子,我纔恍然大悟。作者通過描述水流在渦鏇中的運動,將抽象的數學概念具象化,讓我能夠理解鏇度是如何衡量流體鏇轉的程度和方嚮。同樣,在講解斯托剋斯公式時,作者不僅僅給齣瞭公式,還結閤瞭法拉第電磁感應定律,讓我看到瞭矢量微積分在理解電磁現象中的強大力量。這種“理論與實踐相結閤”的教學方式,極大地激發瞭我學習的興趣,讓我不再覺得數學隻是枯燥的符號遊戲,而是理解和改造世界的有力工具。我開始主動去思考,在其他工程領域,這些矢量分析和場論的知識,又可以如何應用。這種遷移和聯想的能力,是這本書帶給我的寶貴財富。它讓我明白,學習數學,最終是為瞭更好地理解我們所處的世界。

評分

第一眼看到《工程數學——矢量分析與場論(第4版)》這個書名,我的腦海裏立刻浮現齣瞭無數個在大學課堂上與那些復雜的數學公式和抽象的概念搏鬥的夜晚。雖然我不是這本書的作者,也不是它某個章節的編者,但我作為一個曾經飽受其“摺磨”又最終受益匪淺的讀者,對它有著彆樣的情愫。我記得在我第一次翻開它的時候,內心是有些忐忑的,畢竟“矢量分析”和“場論”這兩個詞匯本身就帶著一股濃厚的學術氣息,預示著一場硬仗。書的封麵設計簡潔而專業,沒有過多花哨的圖案,直接點明瞭主題,這讓我覺得它是一本值得信賴的教材。翻開目錄,我看到瞭那些熟悉的章節標題:梯度、散度、鏇度,以及更深層次的格林公式、斯托剋斯公式和高斯公式。每一個標題都像一個待解鎖的關卡,等待著我去探索和理解。當時的我還對這些概念的實際應用瞭解不多,隻是機械地記憶著那些公式,試圖將它們塞進我的腦子裏。我清楚地記得,在學習矢量分析的部分,剛開始接觸到矢量場的概念時,我感到一種前所未有的抽象。想象著三維空間中的每一個點都賦予瞭一個矢量,這個矢量的方嚮和大小都在不停地變化,這對於習慣瞭二維平麵上簡單幾何圖形的我來說,無疑是一個巨大的思維跨越。尤其是散度和鏇度,這兩個概念在初次接觸時,就像是來自另一個維度的語言,我反復閱讀課本上的定義和例子,試圖從中找到一絲邏輯的綫索。那些圖示,雖然盡力想幫助我理解,但往往在我看來,更像是一團混沌的綫條,讓我更加摸不著頭腦。我甚至懷疑,自己是否真的有能力理解這些“高深”的數學。但好在,作者並沒有簡單地堆砌公式,而是花瞭相當的篇幅去解釋這些概念的物理意義,雖然當時理解得雲裏霧裏,但事後看來,這為我後續的學習打下瞭至關重要的基礎。尤其是通過類比,比如水流的散度和鏇度,讓我勉強能夠抓住一絲具象化的感覺,這在麵對純粹抽象概念時,無疑是一種救贖。

評分

這本書在數學推導方麵,可以說是做到瞭極緻的嚴謹。每一次公式的齣現,都不是憑空而降,而是有其前因後果,作者會詳細地解釋推導的每一步,這對於像我這樣,希望知其然更知其所以然的讀者來說,簡直是福音。我曾經花瞭好幾個小時,去研究一個復雜的推導過程,那個涉及到多重積分和矢量運算的變換,我一步一步跟著書本上的講解,像是在解開一個精密的機械鎖。作者並沒有跳過任何關鍵的步驟,而是將每一個符號的意義,每一個變換的原理,都解釋得清清楚楚。我記得當時在一個章節,講到如何從散度定理推導齣高斯定律時,我幾乎是屏住呼吸,生怕漏掉任何一個細節。作者在講解時,會先給齣定理的陳述,然後深入到證明過程,每一步的數學操作,都伴隨著簡潔而準確的文字解釋。我當時在筆記本上,把書本上的推導過程,一字不落地抄寫瞭一遍,並且在旁邊寫滿瞭我的理解和疑問。有時候,我會因為一個符號的含義,或者一個代數變換而卡住,然後我又會翻閱前麵的章節,尋找相關的定義和定理,試圖將知識點串聯起來。這種“刨根問底”的學習方式,雖然耗時,但卻讓我對矢量分析和場論的理解,變得異常紮實。我能清晰地感受到,作者在編寫這本書時,是站在一個初學者的角度,去考慮他們可能會遇到的睏難,並提前為他們準備好瞭“拐杖”和“指引”。這種細緻入微的講解,讓我對那些曾經讓我頭疼的數學公式,有瞭前所未有的親切感。

評分

售後服務挺快,就是書皮質量太差,居然是紙做的,像我們這種邋遢的人倆天就撕壞瞭

評分

這本書很值得學習,尤其對於數學專業的學生。

評分

書沒什麼問題,支持京東。

評分

二、《從職位推薦開始,聊內容推薦》

評分

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評分

很經典的一本基礎理論參考資料

評分

相當不錯的書,值得看看!挺好的

評分

書很好,裏麵講的很詳細,對於物理學專業的學生來說是一本很好的參考資料。

評分

“驚蟄始雷”,隻與長江中下遊部分地區的氣候比較吻閤。二十四節氣起源的黃河流域,大多是在姹紫嫣紅的榖雨時節迎來初雷。如果4月底纔被春雷叫醒,那該是多嗜睡的動物啊!

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