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[美] 约翰逊 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030329127

商品编码：1230485996

包装：精装

出版时间：2012-01-01

基本信息

书名:数值计算方法精要

原价：168.00元

作者：(美)约翰逊

出版社：科学出版社

出版日期：2012-01-01

ISBN：9787030329127

字数：970000

页码：630

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：1.321kg

编辑推荐

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本书特点：精选自权威丛书《酶学方法》（Methods inEnzymology）的不同分卷?提供从基本数值计算方法到其在专业生物学和生物医学的应用。

内容提要

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本书的目录和前言已经译成中文，正文部分保留英文原版。另附北京大学医学部崔庆华副教授所作导读一篇。计算机和计算方法在生物和生物医学研究中的应用已经变得无处不在在过去的二十年中，那些基本算法没有改变，但是计算机速度和易用性获得巨大提升，同时计算机价格大幅下降。
对于计算机和计算方法在生物和生物医学研究中的应用，人们的一个普遍认识是这些应用要么是基本的统计分析，要不就是DNA序列数据的检索这些应用无疑非常重要，但它们只是揭开了当前或今后计算机和计算方法在生物医学研究领域的序幕《实验室解决方案:数值计算方法精要》涵盖广泛，包含多种计算机和计算方法在生物医学研究领域的应用，大大扩展了我们对该领域的认知。

目录

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撰稿人
前言
1．最小二乘技术在生物化学中的应用
I．相对上一版的更新
II．简介
III．非线性最小二乘
IV．为什么使用非线性最小二乘
V．什么情况下使用非线性最小二乘
VI．非线性最小二乘分析的结果有怎样的可信度
VII．结论
参考文献

2．非线性模型的参数估计
I．简介
II．讨论
参考文献

3．残差分析：拟合优度检验
I．相对上一版的更新
II．简介
III．残差散点图
IV．残差的累积概率分布
V．卡方统计量：对观察残差值频率与期望残差值频率之比定量化
VI．Kolmogorov-SmirnOV检验：除卡方检验之外的另一选择
VII．Runs检验：对残差的趋势定量化
Ⅷ．序列滞后图：确定序列相关
IX．Durbin-Watson检验：序列相关的定量检验方法
X．自相关：检测时间序列实验中的序列相关
XI．卡方检验：拟合优度的定量方法
XII．野点：确定非正常样本点
XIII．确定强影响点
XIV．结论
参考文献

4．确定估计出的模型参数的完全置信概率的蒙特卡罗方法
I．相对上一版的更新
II．简介
III．蒙特卡罗方法
IV．为估计出的参数生成置信概率分布
V．实现和解释
VI．结论
参考文献

5．异方差性和偏度对回归中预测的影响：人类心脏的生长建模
I．简介
II．以人类心脏的生长建模为例
III．估计方法
IV．讨论
参考文献

6．奇异值分解：实验数据分析中的应用
I．相对上一版的更新
II．简介
III．定义与性质
IV．含有噪声矩阵的奇异值分解
V．奇异值分解在实验数据分析中的应用
VI．一个简单例子的模拟：反应A-B-C
VII．小结
参考文献

7．生物网络信号中的非正则性和异步性
I．相对上一版的更新
II．简介
11I．正则性的定量化
IV．实现和解释
V．有代表性的生物学应用
VI．与其他方法的关系
……

8．用近似熵辨别生长模型
9．卡尔曼滤波在统计学计算问题中的应用
10．贝叶斯层次模型
11．混合模型回归分析及个体差异的处理
12．矩分布函数和最大熵方法
13．生物振荡中的数学
14．带反馈的内分泌激素网络中振荡子的建模
15．沉淀速度实验中的边界分析
16．等温滴定量热法中的统计误差
17．基于虚拟细胞框架生理模拟
18．分形在生物学中的应用：生化网络中的时间缩放
19．糖尿病连续葡萄糖检测数据获取和解释的分析方法
20．生理和行为周期性的分析
21．计算模型的评估和比较
22．生化网络中的代数模型
23．蒙特卡洛模拟在为临床实验室检验建立分析质量需求中的应用：满足临床求
24．高血糖因子分泌和反调控的胰腺网络控制
索引

作者介绍

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文摘

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序言

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《工程热力学基础与应用》 内容简介 本书旨在为工程技术人员和相关专业学生提供一套全面、深入且具有实践指导意义的工程热力学知识体系。内容涵盖热力学的基本原理、核心定律、关键概念，并聚焦于这些理论在现代工程领域中的具体应用。全书结构严谨，逻辑清晰，从宏观现象的描述深入到微观机理的探讨，力求实现理论深度与工程实用性的完美结合。 第一部分：热力学基本概念与零定律 本部分构建了热力学分析的基础框架。我们首先详细阐述了热力学系统、边界、环境等基本概念的精确定义，强调了宏观状态与微观特性的联系。随后，重点深入探讨了热力学平衡态的概念及其判据，特别是热力学第三定律对绝对零度的界定。 状态变量与过程的描述： 书中对温度、压力、体积等基本状态变量进行了详尽的阐述，并严格区分了宏观可测量的量与需要通过模型建立的内禀量。我们引入了热力学过程（如等温、绝热、等压、等容过程）的数学描述，并清晰界定了准静态过程与实际不可逆过程的区别。为了便于计算，书中提供了大量的状态方程的推导与应用，包括理想气体方程的精确适用范围及修正模型。 功与热： 功和热作为能量传递的两种基本形式，是理解能量守恒的关键。本书对机械功、非流体功、电磁功等多种功的形式进行了分类和量化分析。对于热量的传递，不仅分析了稳态传热的基本定律，也为后续的动态过程分析奠定了基础。 第二部分：热力学第一定律与能量分析 本部分的核心是热力学第一定律——能量守恒原理在热力学系统中的体现。我们从宏观能量平衡的角度出发，推导了适用于定常流和非定常流的能量方程。 封闭系统与控制体分析： 详细分析了封闭系统（不发生质量交换）的能量方程推导过程，重点讲解了内能、焓的概念及其变化规律。针对更具工程意义的控制体（开放系统）分析，本书系统地引入了流动的概念，推导了稳态能量方程（常被称为第一定律的一般形式），并将其应用于涡轮、泵、换热器等典型工程设备。 比容热容与等压/等容比热： 对定容比热 $C_v$ 和定压比热 $C_p$ 的物理意义、计算方法及其相互关系进行了深入探讨。特别分析了比热随温度变化的复杂性，并提供了在宽泛温度范围内进行精确计算的插值和拟合方法。 第三部分：热力学第二定律与熵 熵是理解过程方向和能量品质退化的核心概念。本部分旨在揭示热力学第二定律的深刻内涵及其对工程设计的影响。 卡诺循环与热力学第二定律的表述： 通过对卡诺热机的可逆循环分析，我们严格地阐述了开尔文-普朗克表述和克劳修斯表述，并证明了它们之间的等价性。书中详细讨论了热机的效率极限——卡诺效率，强调了能源利用的理论最大值。 熵的定义与计算： 熵作为系统状态的函数，其计算方法至关重要。本书详细推导了基于克劳修斯积分的熵变计算公式，并讨论了在不可逆过程中熵增的来源（如摩擦、传热温差）。对于实际工质，提供了如何利用热力学表和图线（如T-s图）精确计算熵变的方法。 过程的不可逆性与㶲（Exergy）分析： 熵增原理直接指向了能量的“品质退化”。本书引入了“㶲”（或称“有效能”）的概念，将其定义为系统与环境达到平衡时所能做的最大有效功。㶲分析是现代高效能工程设计的重要工具，本书通过大量的案例分析，展示了如何利用㶲守恒和㶲损失来识别和量化能源浪费环节，优化设备性能。 第四部分：热力学关系式与理想工质行为 为实现精确计算，需要一套完整的状态函数之间的数学关系。 麦克斯韦关系式： 系统推导了由热力学基本方程（$dU=TdS-PdV$ 和 $dG=VdP+TdS$ 等）导出的麦克斯韦关系式，并展示了如何利用这些关系式，将难以测量的量（如 $C_p - C_v$）转化为易于测量的量。 热力学偏导数关系： 深入探讨了利用偏微分技巧处理复杂状态变量之间的关系，这对于处理非常规工质（如磁流体、焦耳-汤姆逊效应）至关重要。 气体与蒸汽性质： 专门分析了理想气体、真实气体（范德华、彭-罗宾逊方程）的行为，并针对蒸汽和制冷剂，详细介绍了饱和区、过热区性质的查表方法和回归方程的应用，为锅炉、汽轮机和制冷循环的精确设计提供数据支持。 第五部分：气体动力学循环与实际应用 本部分将热力学原理应用于主要的能量转换装置和动力循环。 蒸汽动力循环： 详细分析了朗肯循环（Rankine Cycle）及其改进（如再热、回热），重点讨论了如何通过优化参数（如提高蒸汽压力和温度）来提高发电效率，并结合实际汽轮机的工作特性进行了分析。 燃气轮机循环： 深入剖析了布雷顿循环（Brayton Cycle），包括其在涡轮机和压缩机中的不可逆影响。讨论了喷气推进和联合循环（Combined Cycle）的原理及其在提高热效率方面的优势。 制冷与热泵循环： 详细分析了基于蒸汽压缩制冷的原理和过程，引入了制冷系数（COP）的概念，并探讨了多级压缩和复叠式制冷系统的优化设计。 结论与展望： 本书不仅是一本理论教科书，更是一本面向工程实践的工具书。通过大量精选的、具有代表性的工程算例，读者可以掌握从原理到数值计算的完整流程。全书强调了数值计算在现代热力学分析中的不可替代性，尤其是在处理高度非线性和多相流问题时。我们力求让读者在掌握经典热力学的同时，具备利用现代计算工具解决复杂工程问题的能力。本书适合高等院校工科专业的本科生、研究生及从事能源、化工、航空航天、环境等领域研究与工程设计的人员参考使用。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种长期从事工程领域工作的技术人员来说，一本能够快速解决实际工程问题，并且理论基础扎实的参考书是至关重要的。我过去接触过不少数值计算方面的书籍，有些过于偏重理论，脱离实际；有些则过于强调工程应用，而忽略了背后的数学原理。这本书在这一点上做得相当出色，它能够很好地平衡理论与实践。书中对各种数值算法的描述，都能够清晰地阐述其数学背景，但又不会过于深奥，不会让工程师望而却步。更重要的是，它提供了大量贴近工程实际的案例，比如在求解微分方程部分，书中就结合了传热、流体力学等常见工程问题的模型，通过具体的计算过程，展示了欧拉法、龙格-库塔法等方法的应用。这些例子不仅让我理解了理论知识的实用性，也为我自己在处理类似问题时提供了宝贵的参考。书中提供的算法实现，无论是伪代码还是具体的编程语言示例，都具有很高的参考价值，可以直接移植到实际项目中。这种“授人以鱼不如授人以渔”的教学方式，让我受益匪浅，不仅解决了我眼前的工程难题，也提升了我解决更复杂问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名数学专业的学生，我一直在寻找一本能够帮助我建立起对数值计算更深刻理解的书籍。很多时候，我们在课堂上学习的只是理论框架，而如何将这些理论转化为可执行的算法，以及理解算法背后的误差分析和收敛性，往往是学习的难点。这本书在这方面做得非常到位。作者并没有简单地罗列公式，而是深入剖析了每个算法的设计思路和数学原理，并且用非常清晰的语言解释了每一步的含义。我特别欣赏书中对误差分析的讲解，它不仅指出了误差的来源，还详细介绍了如何量化和控制误差，这对于保证计算结果的准确性和可靠性至关重要。比如，在讲解线性方程组的求解时，书中不仅介绍了直接法和迭代法，还重点分析了病态方程组可能带来的问题，以及如何选择合适的求解方法。书中还通过大量的图示，直观地展示了算法的收敛过程，这比枯燥的数学证明更能加深我的理解。这本书让我不再仅仅满足于知道“怎么做”，而是能够理解“为什么这样做”，并且能够批判性地评估不同算法的优劣。

评分☆☆☆☆☆

这本《数值计算方法精要》就像是一位经验丰富的导师，在学习的道路上耐心引导。我之前在学习一些复杂的数学模型时，常常被数值求解的环节所困扰。我深知很多实际问题无法得到解析解，必须依靠数值方法来近似求解，但那些动辄几十页的推导和复杂的代码实现，总是让我感到无从下手。这本书的出现，就像一道明光，照亮了我前进的道路。它的“精要”二字，恰恰说明了作者的良苦用心——去芜存菁，直击核心。书中的例子非常有代表性，能够迅速抓住问题的关键。我印象最深的是关于非线性方程求解的部分，书中不仅介绍了牛顿法、二分法等经典方法，还很生动地描绘了它们各自的特点，比如牛顿法收敛快但对初始值敏感，而二分法稳定但收敛慢。书中提供的伪代码和相关编程语言的实现，让我能够快速地将学到的知识转化为可运行的程序，并且通过调整参数来观察结果的变化，这种互动式的学习体验，极大地增强了我对数值方法的掌握。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来了全新的学习体验，它不像我之前读过的许多教材那样，上来就是一大堆理论公式，让我感觉遥不可及。这本书更像是与一位老朋友在聊天，他循循善诱地向我解释那些看似复杂的数值计算概念。我特别喜欢书中那种“抽丝剥茧”式的讲解方式，它会先从一个简单的问题入手，然后逐步引入更复杂的概念和算法，这样我就不会觉得突然面临巨大的知识压力。例如，在介绍优化方法时，作者并没有直接给出高深的理论，而是从寻找函数最小值这个直观的问题开始，然后讲解了梯度下降法、牛顿法等，并且用图示清晰地展示了它们的搜索路径。这本书最大的优点在于它的实践性，书中提供了大量的代码示例，并且这些代码都经过了精心优化，可以直接用来解决实际问题。我曾尝试用书中的代码来处理我的一个数据分析项目，结果非常令人满意，不仅节约了大量的时间，也提高了计算的精度。这本书真的让我体会到了数值计算的魅力，并且激发了我进一步探索这个领域的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直就是为我量身定做的！我一直对数学充满了热爱，尤其是在那些抽象的公式背后，能够转化为解决实际问题的工具，更是让我着迷。然而，我在啃读一些经典的数值分析教材时，常常会感到力不从心。那些理论推导固然严谨，但有时却过于晦涩，缺少一些直观的解释和生动的例子。这本书的出现，恰好填补了我的这一空白。作者在讲解每一个概念时，都力求通俗易懂，并且巧妙地穿插了大量的图示和代码示例，这对我这样一个喜欢动手实践的学习者来说，简直是福音。我尤其欣赏书中对一些算法的“精要”把握，它不会像某些百科全书式的教材那样面面俱到，而是选取了最核心、最常用、最具代表性的方法，并深入浅出地讲解其原理、优缺点以及适用范围。这使得我在有限的时间内，能够掌握到最实用的数值计算技能，并且能够迅速地将所学知识应用于我的科研项目中。例如，在讲解插值法时，书中不仅清晰地阐述了拉格朗日插值、牛顿插值等方法的原理，还通过拟合实验数据的例子，让我深刻体会到了这些方法的强大之处。总而言之，这本书为我打开了一扇通往数值计算世界的大门，让我对这个领域产生了更浓厚的兴趣。