Excel在工程上的应用:数值方法

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具体描述

本书虽为工程用书,但前两个章节是介绍在商业上很重要的资料处理及作业规划,这是对于学理工的读者在工作上常会遇到的问题,从事商业活动或科学研究获取大量的数据,若不加以归纳分析,只是一堆没有意义数字,Excel可以帮您表格化、图表化,可以进行排序、筛选、枢纽分析,这些都将于第一章中介绍。

  作业规划就是线性规划(属于线性代数),应用于运输问题、指派问题、生产问题、成本问题以及航运时程的安排,Excel的规划求解功能可以解决这类问题,也可以用来解决工程问题的方程式根(第三章)及解联立方程组(第四章),规划求解将于第二章详加说明。

  对于工程科学、社会科学及自然科学上所衍生出的问题,解单变数方程式的根,或为求解联立方程组,若无法用数学解析来求解根,就必须採用第三章及第四章的几个数值方法来解,也可以用Excel规划求解功能解题。

  第五章介绍多项式插值法,第六章为数值微分积分,对于未知函数关系的非连续资料,这些资料的插入值及数据点的微分或积分,就必须要懂得这两章的处理过程。第七章则说明对于不确定关系式或有误差的数据,进行曲线拟合,利用最小平方原理找出最佳、最适化的函数曲线。第八章介绍级数和与特殊函数,第九、十章说明常微分方程式之初值问题及边界值问题的数值解法,最后第十一章则是介绍椭圆形偏微分方程式的数值方法。
《Excel在工程上的应用:数值方法》图书简介 --- (请注意:本简介旨在描述一本名为《Excel在工程上的应用:数值方法》的书籍 可能涵盖的主题和深度,但 不会提及该书的实际具体内容 。本内容将聚焦于该领域内,一本全面、深入的工程数值方法教材通常会涉及的知识体系和应用范围,力求详实、专业,并具有教材或工具书的严谨性。) --- 概述:工程计算的基石与现代工具的融合 在当代工程实践中,对复杂系统进行精确的数学建模与求解已成为核心竞争力。然而,理论上的解析解往往受限于模型的简化,现实世界的问题更倾向于需要强大的数值方法来逼近真实答案。本书旨在架设一座桥梁,连接严谨的工程数学理论与广泛普及的电子表格工具——Excel。它并非一本基础的软件操作指南,而是一部深入探讨如何利用Excel的强大计算引擎、内置函数及VBA编程能力,来系统性地、高效地解决工程领域中关键数值问题的参考与教学用书。 本书的核心宗旨在于培养工程师的“计算思维”和“问题转化能力”。这意味着学习者不仅要掌握求解特定问题的标准算法,更要理解算法背后的数学原理、误差来源以及在实际操作中如何选择最合适的计算策略。通过结构化的案例和步骤,读者将学会如何将复杂的微分方程、线性代数问题、优化目标转化为电子表格中可执行的、可追溯的计算模型。 第一部分:工程计算基础与Excel环境的重塑 本部分是构建后续高级应用的基础。它首先会回顾工程计算中不可或缺的数学概念,并着重讨论如何在Excel环境中为这些概念搭建可靠的计算框架。 1. 数值误差与精度控制: 任何数值计算的起点都是对误差的深刻认识。本章会详细阐述截断误差(如泰勒级数展开)和舍入误差的来源。更重要的是,它会展示在Excel中,如何通过调整迭代次数、选择合适的数值精度设置,乃至利用矩阵运算的特性来管理和最小化这些误差,确保计算结果的工程可靠性。 2. 线性方程组的高效求解: 线性代数是几乎所有工程分析(结构分析、电路分析、流体力学网格划分)的基础。本书将深入探讨高斯消元法、LU分解法的原理,并详细指导读者如何在Excel中实现这些算法。重点将放在矩阵的存储、三角化过程的追踪,以及如何利用矩阵的条件数来评估解的稳定性。对于超定或欠定系统,也会介绍最小二乘法的应用框架。 3. 电子表格作为动态计算平台: 探讨Excel中数组公式、名称管理器和数据表功能在构建参数化模型中的作用。讲解如何设计一个“黑箱”模型,使得输入参数的微小变化能即时、清晰地反馈在结果和误差分析上,从而实现敏感性分析的初步探索。 第二部分:求解非线性问题与插值拟合 工程现象往往是非线性的,这要求我们掌握迭代求解的方法。本部分聚焦于处理超越方程、系统非线性方程组,以及如何准确地描述实验数据。 1. 非线性方程的求解: 涵盖牛顿法、割线法和插值法(如Regula Falsi)的原理及收敛性分析。读者将学习如何将这些迭代公式转化为Excel中的逐步求解过程,并利用“单变量求解器”或VBA宏实现自动化迭代循环。重点在于如何设置合理的收敛判据(残差阈值)和处理发散情况。 2. 多变量非线性系统: 面对耦合的非线性方程组(例如化学反应动力学或复杂控制系统),本书会侧重于多维牛顿法的原理介绍,并指导读者如何将雅可比矩阵的构建和逆矩阵的计算整合到Excel的工作表中,以实现多变量同时求解。 3. 数据拟合与回归分析: 工程数据通常存在噪声。本章将系统介绍最小二乘法在拟合线性、多项式以及非线性模型中的应用。除了基础的线性回归,还将深入讨论加权最小二乘法在处理不同测量置信度数据时的应用,以及如何利用Excel的统计函数和数据分析工具包对拟合优度(如R方、残差分析)进行严格的统计评估。 第三部分:微积分的数值实现——微分与积分 许多物理过程由微分方程描述,而系统响应的计算往往依赖于数值积分。本部分是连接连续数学模型与离散化计算的关键。 1. 数值微分与逼近: 介绍有限差分法(前向、后向、中心差分)的精度差异。重点在于如何利用这些差分公式在离散数据点上估计导数,并讨论高阶导数的计算策略,这对有限元方法的前处理至关重要。 2. 确定性数值积分: 详细讲解牛顿-科特斯公式(如梯形法则、辛普森法则)和高斯求积法的原理。读者将学习如何构建这些积分器,并比较它们在处理光滑函数与振荡函数时的效率与误差特性。 3. 常微分方程(ODE)的求解: 这是工程数值方法的核心应用之一。本书将详尽介绍欧拉法(显式与隐式)、龙格-库塔法(特别是RK4)的推导和实施步骤。对于涉及刚性问题的求解,会讨论隐式方法的优势,以及如何在Excel中实现这些需要求解线性或非线性方程组的半隐式或全隐式方法。 第四部分:进阶主题与高级工具链集成 本部分将内容提升到可以解决更复杂、跨学科问题的层面,强调自动化、可视化和与专业软件的协同工作能力。 1. 偏微分方程(PDE)的初步接触: 虽然Excel不适合大规模有限元分析,但本书会介绍有限差分法(FDM)在二维拉普拉斯方程或热传导方程的稳态求解中的应用。重点在于离散化网格的建立、边界条件的集成,以及转化为大规模线性方程组的求解过程。 2. 动态系统的模拟与优化: 将ODE的求解与优化算法结合。例如,在控制工程中,如何使用数值积分方法模拟一个系统的响应,并通过迭代调整控制器参数,直到系统的性能指标(如超调量、稳定时间)达到最优。 3. VBA在构建专业工具中的应用: 深入探讨Visual Basic for Applications(VBA)在突破Excel内置功能限制方面的作用。讲解如何编写自定义函数(UDFs),如何创建用户表单(UserForms)来简化复杂的输入过程,以及如何利用VBA循环和数组操作,自动化执行耗时的迭代求解或蒙特卡洛模拟,从而将电子表格转化为一个定制化的工程求解器。 结论 本书面向从事结构工程、机械设计、土木工程、化学工艺及环境科学等领域的工程师、研究人员和高年级学生。通过系统学习,读者将能够超越简单的数据处理,将Excel视为一个强大的、透明的、易于验证的数值计算平台,从而在面对没有现成软件支持或需要对现有算法进行定制化验证的工程挑战时,具备独立建模和求解的能力。掌握这些技能,意味着工程师能够更好地理解数值解背后的“为什么”,而非仅仅接受黑箱计算的结果。

著者信息

作者简介

谢德荣


  学历:
  清华大学应用化学研究所硕士

  经历:
  台湾硷业公司工程师
  补习班讲师
  台北卫生安全顾问公司技师
  正修科技大学化学与材料工程系副教授

  着作:
  合成化学与实验
  有机化学
  数值方法(LOTUS 123、Excel 95、Excel 2000)

图书目录

CH1 Excel 的运算及资料处理
1-1 运算式撰写及运算优先顺序
1-2 Excel 式子运算输入法
1-3 储存格位址的参照种类
1-4 资料建置、排序与筛选
1-5 资料的枢纽分析
1-6 活页簿、工作表的隐藏及保护
1.7 习 题

CH2 工程函数图及规划求解
2-1 函数曲线图
2-2 立体曲线图
2-3 线性规划
2-4 以Excel 规划求解寻找方程式根及联立方程组解
2-5 习 题

CH3 单变数函数的根解
3-1 二分法
3-2 假位法
3-3 牛顿法
3-4 正割法
3-5  x=g(x) 型式连续叠代法
3-6 Wegstein 法
3-7 松弛法(RelaxationMethod)
3-8 Excel 的复数运算解幂次方多项式的根
3-9 幂次方多项式二次因式分解法
3-10 专案讨论
3-11 专题讨论:再谈双变数立体曲线
3-12 习 题

CH4 多变数联立方程组的解
4-1 矩阵
4-2 克拉玛法则(Cramer’s rule)
4-3 反矩阵
4-4 矩阵解法
4-5 化工厂制造流程分析
4-6 土木工程静态结构分析
4-7 电子工程之应用问题
4-8 特征向量及特征值
4-9 非线性方程组定点叠代法
4-10 牛顿法
4-11 正割法
4-12 过度/ 底松弛法
4-13 变数变换成可以数学解析
4-14 专题讨论:定压下二成分理想溶液的泡点及露点
4.15 习 题

CH5 多项式插值法
5-1 幂次方多项式插法
5-2 Lagrange 插值法
5-3 牛顿差商插值法
5-4 牛顿差分插值法
5-5 分段三次方多项式仿样函数插值法
5-6 双变数多项式插值法
5-7 专题讨论:动态曲线
5-8 习 题

CH6 数值微分积分
6-1 导函数值的近似解法
6-2 一阶导数的中差公式
6-3 高阶导数的中差公式
6-4 各阶导数的前差及后差公式
6-5 梯形法则求积分
6-6 辛普森1/3 法则求积分
6-7 辛普森3/8 法则求积分
6-8 瑕积分
6-9 Gauss-Legendre 积分法
6-10 多重积分
6-11 专题讨论:化学反应速率
6-12 习题

CH7 工程函数图及规划求解
7-1 曲线回归(拟合)的意义
7-2 回归分析方法(最小平方法)
7-3 Excel 的线性回归功能及统计量
7-4 Excel 的线性回归函数
7-5 非线性函数拟合(回归)
7-6 Excel 内建趋势线之外的非线性模式(可线性化)
7-7 非线性模式经线性化回归之误差
7-8 复回归分析
7-9 专题讨论:悬樑的应力与偏移
7-10 专题讨论:硅本质载体密度与温度关系
7-11 习 题

CH8 级数和与特殊函数
8-1 Gamma 函数、Beta 函数
8-2 Legendre 函数
8-3 Bessel 函数
8-4 FourierSeries(傅立叶级数)
8-5 Fresnel 氏积分式
8-6 专题讨论:将f(x)=x 在区间[-1,1] 内展开成Fourier 级数
8-7 习 题

CH9 常微分方程式之初值问题
9-1 泰勒级数法
9-2 拉法与修正的尤拉法
9-3 Runge-Kutta 法
9-4 多重步骤法
9-5 联立微分方程组与高阶微分方程式
9-6 专题讨论:电子电路工程
9-7 专题讨论:化学反应工程
9-8 习 题

CH10 常微分方程式之边界值问题
10-1 打靶法(ShootingMethod)
10-2 有限差分法
10-3 导数边界值条件
10-4 特征值问题
10-5 专题讨论:散热片热传分析
10-6 专题讨论:渗透与反应分析
10-7 习 题

CH11 椭圆形偏微分方程式
11-1 稳态热流方程式
11-2 以差分方程式表示偏微分方程式
11-3 解拉普拉斯方程式
11-4 叠代法解Laplace 微分方程式
11-5 Poisson 微分方程式
11-6 导数的边界条件
11-7 不规则区域
11-8 非直角座标的拉普拉斯运算子
11-9 习 题

图书序言

图书试读

用户评价

评分

这本书简直就是一位经验丰富的导师,在你工程计算的道路上默默指引。我一直认为Excel只是用来做报表和简单计算的,直到我读了这本书,我才意识到它的潜力远不止于此。书中对于各种数值方法的讲解,从“为什么”到“怎么做”,都考虑得十分周全。比如,在讲到数值积分时,作者并没有直接给出辛普森法则或梯形法则的公式,而是先从定积分的几何意义出发,一步步推导出这些方法的核心思想,然后才展示如何在Excel中用公式实现。这种循序渐进的方式,让我这个数学基础稍显薄弱的工程师也能轻松掌握。而且,书中还非常注重培养读者的批判性思维。在介绍每一种方法时,作者都会提醒我们注意其适用条件和可能出现的错误,比如在进行插值时,如果不了解数据的分布特点,盲目使用高次插值反而可能引入更大的误差。这一点对于工程应用来说至关重要,因为工程的严谨性要求我们不能仅仅得到一个数字,更要理解这个数字的由来和可靠性。书中还提到了很多Excel的高级功能,比如宏、VBA以及各种数据分析工具,这些都为工程师提供了更强大的工具箱。我学会了如何编写简单的宏来自动化重复性的计算任务,这极大地提高了我的工作效率。书中关于“如何用Excel构建参数化模型”的章节,更是让我受益匪浅,它教会我如何将工程问题转化为Excel中的模型,并通过调整输入参数来观察输出结果的变化,从而进行快速的设计迭代和敏感性分析。这本书的书写风格也非常人性化,它不像很多技术书籍那样干巴巴的,而是充满了工程师的实用主义精神。很多例子都来自于真实的工程场景,读起来既有代入感,又能学到真东西。我特别喜欢书中关于“工程中的不确定性分析”的部分,它教会我如何利用Excel的随机函数和模拟功能来评估设计方案的风险,这对于任何一个需要面对不确定性的工程师来说,都是一项宝贵的技能。

评分

我是一名在建筑工程领域工作的技术人员,平时工作中接触大量的结构计算和材料力学问题。这本书,真是我遇到过的最实用、最接地气的工程类书籍之一。它的内容非常丰富,而且组织得非常有逻辑性。作者从最基础的数值概念讲起,比如误差分析、有效数字,然后逐步深入到插值、拟合、求根、积分、微分方程求解等一系列工程计算中常用的数值方法。最让我印象深刻的是,作者并没有仅仅停留在理论层面,而是将每一个数值方法都与Excel中的具体操作紧密结合。比如,在讲解线性插值时,作者不仅解释了线性插值的原理,还详细演示了如何在Excel中使用TREND函数或直接输入公式来实现。对于更复杂的非线性方程求解,书中也给出了如何在Excel中利用“单变量求解”或“规划求解”工具来解决的详细指导,并且对于这些工具的适用范围和注意事项也进行了深入的剖析。这一点对于我们这些非科班出身的技术人员来说,简直是福音。它让我们能够用最熟悉的工具,去解决最核心的工程计算问题,而无需花费大量时间和精力去学习复杂的专业软件。我尤其喜欢书中关于“如何用Excel进行参数化设计和优化”的章节,它让我学会了如何将设计变量和目标函数在Excel中进行建模,然后通过Excel的规划求解工具来找到最优的设计方案。这对于优化建筑结构、降低材料成本具有非常重要的意义。这本书的语言风格也很平实,没有太多晦涩难懂的专业术语,即使是我这样的工程技术人员,也能轻松理解。而且,书中穿插的很多小技巧和经验分享,都非常实用,能够立即应用到实际工作中。总的来说,这本书极大地拓宽了我运用Excel进行工程计算的能力,让我能够更自信、更高效地处理各种技术难题,并且在解决问题的过程中,也学到了很多宝贵的工程知识。

评分

这本书在我心中,不仅仅是一本关于Excel应用的图书,更是一扇通往高效工程计算的大门。我作为一名在电力系统领域工作的工程师,日常需要处理大量的仿真计算和数据分析任务。过去,我常常需要依赖一些专业的仿真软件,学习成本高,而且在进行一些小规模的、探索性的计算时,效率并不高。这本书的出现,彻底改变了我的工作方式。它将Excel从一个简单的办公工具,提升到了一个强大的数值计算平台。作者深入浅出地讲解了各种数值方法,从最基础的数值逼近,到求解复杂的偏微分方程组的离散化方法,都提供了详细的Excel实现方案。我特别喜欢书中关于“插值与拟合”的章节,它详细介绍了多项式插值、样条插值等方法,并且展示了如何在Excel中利用内置函数和自定义公式来实现,更重要的是,它还分析了不同方法的优缺点以及适用场景,这对于我们准确地处理实验数据、预测系统行为至关重要。书中关于“数值积分与微分”的章节,更是解决了我在电力系统动态仿真中遇到的很多难题。作者通过Excel的迭代计算和数组公式,将欧拉法、辛普森法则等方法变得生动易懂,让我能够快速地建立模型,进行初步的仿真分析。而且,书中还包含了大量关于“优化算法”的应用,比如如何利用Excel的“规划求解”来优化发电计划、调度策略等,这对于提高系统效率、降低运行成本具有直接的指导意义。这本书的另一个亮点在于它对“误差分析”的重视,作者详细讲解了各种误差的来源和控制方法,这对于保证计算结果的准确性和可靠性至关重要。这本书的语言风格非常流畅,充满了工程师的实践精神,让我读起来既有启发性,又能学到实实在用的技能。

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我之前一直认为Excel只能做一些基础的数据处理和报表制作,直到我遇到了这本书,才真正认识到它在工程数值计算方面的巨大潜力。这本书的作者,对Excel的理解之深,以及将复杂数值方法转化为Excel应用的能力,都令人惊叹。我是一名从事化工过程工程师工作的人员,日常需要进行大量的物料衡算、能量衡算、反应动力学模拟等计算。这本书中关于“求解非线性方程组”的章节,简直是为我量身定做的。作者详细讲解了如何在Excel中利用“单变量求解”和“规划求解”来解决复杂的化学平衡方程和反应动力学方程,并且对于求解过程中的一些注意事项,比如初始值的选择、收敛性判断等,都进行了深入的剖析。这让我能够快速地建立模型,进行化工过程的模拟和优化。书中关于“数值积分”的内容也让我受益匪浅,它详细介绍了如何利用Excel来计算复杂的积分,比如在计算化学反应的转化率或者热传递过程中,这些都是必不可少的。作者通过图表清晰地展示了不同积分方法的精度和收敛性,让我能够选择最适合的计算方法。我尤其喜欢书中关于“参数化建模和敏感性分析”的章节,它教会我如何将化工过程中的关键参数在Excel中进行建模,然后通过改变输入参数来观察输出结果的变化,从而对设计方案进行快速的评估和优化。这对于优化反应条件、提高产率具有非常重要的意义。这本书的语言风格也非常平实,充满了工程师解决实际问题的热情,让我读起来既有启发性,又能学到很多实实在用的技巧。它不仅仅是一本工具书,更是一种思维方式的引导,让我能够用更高效、更创新的方式去解决工程计算中的难题。

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一本让我眼前一亮的工程数值方法应用指南。它巧妙地将Excel这个我们日常工作中极为熟悉的工具,与工程领域中复杂的数值计算需求相结合,提供了一种既高效又易于理解的解决方案。我之前一直觉得,数值方法离我们这些应用型工程师有些遥远,需要用到复杂的编程语言或者专业的软件,学习门槛很高。然而,这本书彻底改变了我的看法。作者以非常清晰的逻辑,将各种数值方法,从基础的插值和曲线拟合,到更高级的微分方程求解和优化算法,都进行了深入浅出的讲解。更关键的是,每一种方法都提供了在Excel中实现的详细步骤和代码示例,让我能够立即上手实践。我特别欣赏书中关于“求解非线性方程”的部分,它不仅仅是给出了牛顿迭代法或二分法的公式,更重要的是,演示了如何在Excel中如何构建迭代过程,如何设置求解器,以及如何处理可能出现的收敛性问题。这使得原本抽象的数学概念,变得直观而易于操作。书中还强调了“可视化”在工程计算中的重要性,提供了许多利用Excel图表来展示计算过程和结果的方法。比如,在进行数值积分时,通过图表可以直观地看到不同方法的积分区域和误差情况。这对于我们理解算法的优劣,以及更好地解释计算结果至关重要。我尤其喜欢书中关于“参数化建模和灵敏度分析”的章节,它教会我如何将工程问题转化为Excel模型,通过改变输入参数来观察输出结果的变化,从而对设计方案进行快速的评估和优化。这本书的语言风格也十分亲切,充满了工程师解决问题的实际导向,让我读起来既轻松又充满收获。它不仅仅是一本技术书籍,更像是一位经验丰富的导师,在工程计算的道路上为我指明方向。

评分

这是一本让我醍醐灌顶的工程数值计算宝典。我长期以来都将Excel视为一个简单的电子表格工具,用于数据记录和基础计算,但这本书彻底颠覆了我的认知。作者以一种极为巧妙的方式,将Excel的强大功能与工程领域中各种复杂的数值方法完美结合,提供了一种高效、直观、且易于掌握的解决方案。我尤其欣赏书中对于“求解代数方程组”的讲解,作者不仅展示了如何利用Excel的矩阵运算功能来求解线性方程组,还深入讲解了如何通过迭代方法来求解非线性方程组,并且对于这些方法的收敛性和稳定性进行了详细的分析。这让我能够将这些方法应用于解决我工作中遇到的很多工程问题,比如电路分析、热传导问题中的离散化方程求解等。书中关于“数值微分”的内容也让我受益匪浅,它详细介绍了如何利用Excel来近似计算函数的导数,并且分析了不同差分方法的精度和适用范围。这对于我进行系统辨识和状态估计非常有帮助。我最喜欢的一点是,书中并没有停留在理论层面,而是将每一个数值方法都与实际的工程案例紧密联系起来,比如在建筑结构分析中如何用Excel进行梁的挠度计算,或者在流体力学中如何用Excel模拟简单的流动方程。这些案例让我能够更直观地理解数值方法的应用价值,并且能够快速地将其迁移到自己的实际工作中。这本书的语言风格也非常亲切,充满了工程师解决实际问题的热情,让我读起来既有启发性,又能学到很多实实在用的技巧。它不仅仅是一本工具书,更是一种思维方式的引导,让我能够用更高效、更创新的方式去解决工程计算中的难题。

评分

这本书就像一本隐形的工程计算助手,潜藏在我的Excel工具箱里,随时准备提供帮助。我是一个刚刚步入职场的年轻工程师,在大学里学到的数值方法知识,在实际工作中感觉有些生疏,而且很多时候不知道如何将其转化为具体的计算。拿到这本书后,我发现它正好填补了我的知识空白。作者非常善于将抽象的数学概念与Excel的实际应用联系起来,让理论不再是孤立存在,而是有了具体的“落地”方式。例如,在讲解最小二乘法拟合时,书中不仅解释了如何通过最小化误差平方和来得到最优的拟合曲线,还非常详细地展示了如何在Excel中利用LINEST函数或矩阵运算来快速求解回归系数,并且对于如何评估拟合优度提供了清晰的指导。这让我能够快速地将实验数据进行处理,找出数据之间的内在规律。书中还包含了大量的关于“工程仿真”的案例,虽然不是专业的仿真软件,但通过Excel的模拟功能,可以进行很多有意义的预测和分析。我尤其喜欢书中关于“蒙特卡洛模拟”的章节,它教会我如何利用Excel的随机数生成器来模拟各种不确定因素对工程结果的影响,这对于风险评估和方案选择非常有帮助。这本书的结构安排也很合理,每一章都围绕一个核心的数值方法展开,内容循序渐进,难度逐步提升。即使是我这种初学者,也能感觉到自己一点点在进步。而且,书中还提供了一些非常实用的“Excel技巧”,比如如何利用数据透视表进行复杂数据的分析,如何利用条件格式来突出显示关键数据等,这些都能极大地提升我们的工作效率。总而言之,这本书让我对Excel有了全新的认识,它不仅仅是一个办公软件,更是一个强大的工程计算平台。

评分

一本真正意义上的工程领域Excel数值方法宝典,它不仅仅是将Excel作为计算工具的堆砌,更像是为工程师量身打造的一套思考框架。我拿到这本书的时候,正是项目中最棘手的时候,一个复杂的模拟计算耗费了我大量的时间和精力,而且各种误差的控制也让我头疼不已。翻开这本书,我惊喜地发现,它深入浅出地讲解了如何利用Excel的强大功能,从最基础的插值、拟合,到更高级的数值积分、微分方程求解,甚至是优化算法,都给出了详实的操作步骤和理论背景。书中没有停留在简单的“点点鼠标”教学,而是强调了每种数值方法的原理、适用范围以及潜在的局限性,这对于工程师来说至关重要。例如,在讲解线性回归时,作者不仅展示了如何在Excel中建立模型,还深入分析了R²值、p值等统计指标的意义,以及如何判断模型的拟合优劣。这让我不再是盲目地应用工具,而是能够理解其背后的数学逻辑,从而更好地指导我的实际工程问题。更让我印象深刻的是,书中还提供了一些与实际工程案例相关的例子,比如在流体力学中如何用Excel求解Navier-Stokes方程的简化形式,或者在结构力学中如何进行有限元分析的初步模拟。这些例子虽然不至于完全替代专业的工程软件,但却为工程师提供了一个快速验证想法、进行初步设计和理解复杂问题的有效途径。这本书的语言也十分流畅,即使是对于数值方法初学者,也能轻松理解。作者善于用生动的比喻和清晰的图表来解释抽象的概念,让原本枯燥的数学公式变得鲜活起来。我尤其喜欢书中关于误差分析的部分,它详细介绍了截断误差、舍入误差以及如何通过各种技巧来减小误差的影响,这对于保证计算结果的可靠性至关重要。总的来说,这本书为我在工程实践中应用Excel进行数值计算打开了一扇新的大门,让我能够更高效、更准确地解决问题,并且在解决问题的过程中,也加深了我对工程原理和数值方法的理解。

评分

这本书,真的像一位循循善诱的导师,将Excel从一个简单的计算工具,提升到了一个强大的工程数值计算平台。我是一名从事机械设计工作的工程师,平时接触大量的应力分析、振动分析和热力学计算。过去,我常常需要依赖专业的有限元分析软件,学习曲线陡峭,且在进行一些初步的、快速的方案评估时,效率不高。这本书的出现,彻底改变了了我对Excel的看法。作者以极其精炼的语言,将各种重要的数值方法,从基础的数值逼近,到求解复杂的微分方程组,都进行了深入浅出的讲解,并且提供了详细的Excel实现方案。我尤其欣赏书中关于“曲线拟合与回归分析”的部分,它不仅仅展示了如何利用Excel的各种拟合函数来找到最佳的拟合曲线,更重要的是,它深入分析了不同拟合模型的优劣,以及如何通过统计指标来评估模型的可靠性。这对于我们理解实验数据、预测材料性能至关重要。书中关于“求解常微分方程”的章节,更是解决了我在动态仿真中遇到的很多难题。作者通过Excel的迭代计算和图表展示,将欧拉法、龙格-库塔法等方法变得生动易懂,让我能够快速地建立模型,进行初步的仿真分析,比如模拟机械系统的运动轨迹或温度变化。我最喜欢的一点是,书中还包含了很多关于“工程优化”的应用,比如如何利用Excel的“单变量求解”和“规划求解”来优化零件的设计参数,以达到减重、提高强度等目标。这对于我们进行产品研发,提高竞争力具有直接的指导意义。这本书的语言风格也非常流畅,充满了工程师的实践精神,让我读起来既有启发性,又能学到实实在用的技能。它不仅仅是一本技术书籍,更是一种思维方式的引导,让我能够用更灵活、更高效的方式去解决工程计算中的难题。

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我是一名在航空航天领域工作的工程师,平时工作中需要进行大量的流体动力学和结构力学相关的计算。之前我一直依赖于专业的CFD和FEA软件,虽然功能强大,但学习曲线陡峭,而且在进行一些初步的、快速的分析时,效率不高。偶然的机会,我看到了这本《Excel在工程上的应用:数值方法》,抱着试试看的心态买了下来,没想到,它给了我巨大的惊喜。这本书的视角非常独特,它将Excel这个我们日常工作中习以为常的工具,提升到了一个全新的高度。作者深入挖掘了Excel在数值计算方面的潜力,将很多复杂的数值算法,通过Excel的函数、公式以及一些简单VBA脚本,变得可视化、易于理解和操作。例如,书中关于求解常微分方程组的部分,详细介绍了如何用Excel实现欧拉法和龙格-库塔法,并且通过图表清晰地展示了不同方法的精度和收敛性。这让我能够更直观地理解这些方法的原理,并且快速地将其应用于我的工作中,比如模拟飞行器的姿态变化或者发动机的燃烧过程。书中还提到了很多关于数据可视化和报告生成的内容,这对于工程师来说同样非常重要。我学会了如何利用Excel制作高质量的工程图表,以及如何将计算结果以清晰、直观的方式呈现给团队和管理者。更重要的是,这本书培养了我一种“用Excel思考”的能力。它让我认识到,即使是最基础的Excel,也能承载起非常复杂的工程计算任务,关键在于我们如何去理解和运用它。我尤其欣赏书中关于“迭代求解”的章节,它详细讲解了牛顿迭代法、二分法等在Excel中的实现方式,并且通过一些实际的工程问题,展示了这些方法的强大之处。这本书的价值不仅仅在于教会了我如何使用Excel,更在于它改变了我解决工程问题的思维方式,让我能够更灵活、更高效地利用手头的资源,去探索和解决那些看似棘手的问题。

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