工程數學

工程數學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

曾彥魁 
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具體描述

  工程數學是工程科學領域中最重要也是最基本的科目,作者曾於工業界服務超過十五年,深知許多較高階或精密工業領域中,數學基礎能力之重要性,故本書透過結構性的內容規劃,把各個單元的基本原理用口語化的方式錶達清楚,再配以由淺入深的例題演算,得以達到良好的學習成效。

  本書一大特色在於依科大、技術學院每學期十八週之行事曆,扣除期中考與期末考兩週,將教材編解成上下學期各十六講,共三十二講,讓每週有一個研習主題,隻要讀者按部就班完成所有單元的內容學習,必然擁有堅強而踏實的工程數學基礎。

本書特色

  1、透過結構性的內容規劃,把各個單元的基本原理用口語化的方式錶達清楚,再配以由淺入深的例題演算,可以驅除學習者的恐懼感,並得到良好的學習成效。

  2、依科大、技術學院每學期十八週之行事曆,扣除期中考與期末考兩週,將教材編解成上下學期各十六個單元,故全書三十二個單元,每週有一個研習主題,隻要按部就班完成所有單元的內容學習,必然就會擁有堅強而踏實的工程數學基礎。
好的,這是一份為一本名為《工程數學》的書籍所撰寫的、不包含任何關於“工程數學”具體內容的圖書簡介: --- 《現代物理學前沿探索》 作者: [此處留空,或填寫虛構作者] 齣版社: [此處留空,或填寫虛構齣版社] 定價: [此處留空] 頁數: [此處留空] --- 內容簡介 在人類探索自然奧秘的宏大敘事中,物理學始終扮演著核心驅動力的角色。它不僅描繪瞭我們宇宙的基本構成和運行法則,更以前所未有的精度揭示瞭物質、能量、時空以及信息之間的深層聯係。《現代物理學前沿探索》是一部旨在帶領讀者跨越傳統物理學邊界,深入當代物理學最活躍、最具顛覆性的研究領域的專著。本書並非對基礎物理定律的重復梳理,而是聚焦於那些正在重塑我們世界觀的最新理論框架與實驗突破。 本書的結構設計旨在引導讀者進行一次結構化的、由淺入深的思想之旅。我們首先迴顧瞭經典物理學(如牛頓力學和麥剋斯韋電磁學)的輝煌成就及其在特定尺度上的局限性,以此為基點,為理解更深層次的現代物理概念奠定堅實基礎。重點隨後轉嚮量子力學的深刻革命。我們將詳細探討量子場論(QFT)的基本原理,超越簡單的波函數概念,深入研究費曼圖的構造與意義,以及量子電動力學(QED)如何以前所未有的精度解釋光與物質的相互作用。對於非專業讀者而言,我們會用清晰的類比和精妙的數學直覺來闡釋“量子漲落”、“虛粒子”和“重整化”等核心概念,而非僅僅堆砌復雜的積分方程。 進入本書的核心部分,我們聚焦於粒子物理學的“標準模型”及其之外的未解之謎。標準模型以其驚人的預測能力,成功地統一瞭電磁力、弱核力和強核力。然而,我們深知,標準模型並非終極理論。本書將花費大量篇幅討論標準模型未能解釋的現象:暗物質與暗能量的宇宙學證據、中微子的質量起源、誇剋代之間的CP破壞問題,以及希格斯機製背後的深層物理含義。我們對LHC(大型強子對撞機)等前沿實驗的最新數據進行瞭細緻的梳理和分析,探討瞭超對稱性(SUSY)、額外維度理論(如卡魯紮-剋萊因理論的現代變體)以及特定大統一理論(GUTs)的實驗可檢驗性。 隨後,我們將視野投嚮瞭宇宙學的壯麗圖景。《現代物理學前沿探索》詳細剖析瞭廣義相對論在宇宙尺度上的應用。從愛因斯坦場方程的幾何解釋,到黑洞物理學的最新進展——特彆是引力波天文學的開啓。我們不僅迴顧瞭LIGO/Virgo/KAGRA等探測器首次捕獲雙黑洞並閤事件的裏程碑意義,還深入探討瞭中子星並閤事件如何成為檢驗強引力場下物質狀態方程的獨特窗口。此外,本書也對早期宇宙學進行瞭深入的探討,包括暴脹理論(Inflationary Cosmology)的修正模型、宇宙微波背景輻射(CMB)中B模極化信號的搜尋,以及宇宙學中的“哈勃張力”等當前麵臨的觀測性難題。 物理學的另一條重要分支綫索在於凝聚態物理學的量子前沿。這部分內容超越瞭傳統材料科學的範疇,探討瞭在極端條件下(如超低溫、超高壓或特定幾何結構下)物質展現齣的奇特量子態。我們詳細介紹瞭拓撲絕緣體和拓撲半金屬的獨特性質,這些材料不僅具有保護性的邊緣態,更在信息存儲和量子計算領域展現齣巨大潛力。此外,超導體的機理研究,特彆是高溫超導的非傳統配對機製,仍然是凝聚態物理中一個充滿活力的研究領域,本書對此進行瞭全麵的概述和批判性分析。 在全書的最後部分,我們觸及瞭物理學哲學層麵的深刻思考——量子引力的探索。麵對量子理論與廣義相對論在普朗剋尺度上的不相容性,弦理論(String Theory)和圈量子引力(Loop Quantum Gravity, LQG)作為兩大主流框架,其核心思想、數學框架以及各自麵臨的挑戰被清晰地闡述。我們探討瞭全息原理(Holographic Principle)在AdS/CFT對應中的體現,以及它如何暗示時空本身的湧現性。這些理論雖然目前缺乏直接的實驗驗證,但它們代錶瞭人類對“萬有理論”最雄心勃勃的嘗試。 《現代物理學前沿探索》的特點在於其跨學科的綜閤性和對數學工具的恰當運用。雖然本書涉及大量的現代物理概念,但它避免瞭不必要的專業術語堆砌,而是力求用清晰的邏輯和嚴謹的論證來闡述復雜的物理圖像。對於需要深入理解的數學框架(如群論在粒子物理中的應用、微分幾何在廣義相對論中的基礎),本書提供瞭必要的背景介紹和應用實例,確保讀者能夠在不具備深厚高等數學背景的情況下,仍能領會這些理論的精髓。 本書適閤所有對世界本源充滿好奇心的讀者、物理學專業的高年級本科生及研究生,以及希望更新知識體係的科研工作者。它提供瞭一個全麵而深入的視角,審視瞭二十一世紀物理學前沿的壯麗景觀,展望瞭未來可能齣現的範式轉變。通過閱讀本書,讀者將能夠更好地理解當前科學界正在解決的最根本問題,以及我們距離完整理解宇宙法則還有多遠。 ---

著者信息

圖書目錄

第一講:工程數學的基礎
一、指數與指數函數
二、對數與對數函數
三、微分的定義與應用
四、積分的定義與應用

第二講:嚮量的基本性質
一、嚮量的加減乘除
二、嚮量的點積
三、嚮量的乘積
四、嚮量的三重積

第三講:嚮量分析基礎
一、嚮量在各座標軸的分量及其夾角
二、正弦定理與餘弦定理的應用
三、空間中嚮量性質的應用

第四講: 一階線性常微分方程式(一)
一、微分方程式及其階與次
二、微分方程式的通解與特解
三、以分離變數法求解

第五講:一階線性常微分方程式(二)
一、齊次型微分方程式的解
二、具有 y.f(x, y) dx + x.g(x, y) dy = 0型態微分方程式的解
三、具有 y' = f(ax + by)型態微分方程式的解
四、正閤微分方程式的解

第六講:一階線性常微分方程式(三)
一、利用積分因子求微分方程式的解
二、一階線性微分方程式
三、其他型式之微分方程式

第七講:二階線性常微分方程式
一、基本定義與性質
二、二階齊次微分方程式的解及其朗斯基
三、二階非齊次微分方程式的特解
四、利用降階法求二階微分方程式的解

第八講:矩陣與行列式
一、矩陣的定義與型態
二、矩陣之運算
三、方矩陣的行列式
四、行列式的性質與應用
五、矩陣之反矩陣

第九講:線性代數(一)
一、線性方程式與方程組
二、線性相關與線性獨立
三、高斯消去法求方程組的解
四、高斯–喬丹法求方程組的解

第十講:線性代數(二)
一、反矩陣法求方程組的解
二、剋拉瑪法則求方程組的解
三、線性轉換

第十一講:特徵值與特徵嚮量
一、特徵值與特徵嚮量的意義
二、特徵值與特徵嚮量的求法
三、矩陣的對角線化

第十二講:拉普拉斯轉換(一)
一、拉普拉斯轉換的定義與方法
二、拉普拉斯反轉換
三、拉普拉斯轉換的性質
四、拉普拉斯轉換之微分與積分

第十三講:拉普拉斯轉換(二)
一、軸之移位與圖形平移
二、初值定理與終值定理
三、摺積定理(Convolution Theorem)
四、脈波函數和週期函數之拉普拉斯轉換

第十四講:拉普拉斯轉換(三)
一、利用部分分數法求反拉普拉斯轉換
二、利用拉普拉斯轉換解微分方程式
三、利用拉普拉斯轉換求積分方程式的解
四、拉普拉斯轉換在工程上的應用

第十五講:複變分析(一)
一、複數及其四則運算
二、共軛複數與複數之模數
三、複數之極式及其運算
四、複數之次方及次方根

第十六講:複變分析(二)
一、複數之指數型式
二、複數指數型式之乘法與除法運算
三、複變函數
四、指數複變函數與對數複變函數

第十七講 高階微分方程式的解
一、微分運算子及其性質
二、利用微分運算子求齊次微分方程式的解
三、以微分運算子求非齊次微分方程式的解

第十八講 常微分方程式之應用
一、幾何上的應用
二、動力學上的應用
三、熱傳導問題上的應用
四、物理學及生物學上的應用
五、電學上的應用

第十九講 傅立葉級數的基礎
一、週期函數
二、奇函數與偶函數
三、正交函數

第二十講 傅立葉係數與級數
一、週期為2π之函數的傅立葉級數
二、任意週期函數之傅立葉級數
 
第二十一講 傅立葉全幅與半幅展開級數
一、奇函數與偶函數之傅立葉級數
二、線性定理的應用
三、全幅展開級數
四、半幅展開級數

第二十二講 傅立葉積分與傅立葉轉換
一、全正弦與全餘弦傅立葉級數
二、複指數型式之傅立葉級數
三、傅立葉積分
四、傅立葉轉換及其性質
 
第二十三講 嚮量函數微分與嚮量場的散度與鏇度

一、嚮量函數的微分
二、嚮量函數的偏微分
三、純量場的方嚮導數與梯度
四、嚮量場的散度與鏇度

第二十四講 函數的線積分
一、純量函數的線積分
二、嚮量函數的線積分
三、與積分路徑無關之線積分

第二十五講 純量函數之二重積分、三重積分與麵積分
一、純量函數之二重積分
二、純量函數之三重積分
三、純量函數之麵積分

第二十六講 嚮量函數的麵積分與體積分
一、參數法求嚮量函數的麵積分
二、以投影法求嚮量函數的麵積分
三、嚮量函數的體積分

第二十七講 嚮量函數積分定理
一、格林定理
二、史托剋定理
三、高斯散度定理

第二十八講 偏微分方程式(一)
一、偏微分方程式的分類
二、重要而常用的偏微分方程式
三、直接積分法求偏微分方程式的解

第二十九講 偏微分方程式(二)
一、特徵麯線法求偏微分方程式的解
二、分離變數法求偏微分方程式的解

第三十講 偏微分方程式(三)
一、拉氏轉換法求偏微分方程式的解
二、自變數變換法求偏微分方程式的解
三、求非齊次偏微分方程式的解

第三十一講 複變函數的微分
一、複變函數的基本型式及其性質
二、複變函數的極限與微分
三、柯西-雷曼方程式

第三十二講 複變函數的積分
一、複變函數的線積分
二、柯西定理與柯西-高賽德定理
三、柯西積分公式
 

圖書序言

  • ISBN:9786263281707
  • 叢書係列:大專數理
  • 規格:平裝 / 576頁 / 19 x 26 x 2.88 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

用戶評價

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翻開這本《工程數學》的瞬間,我馬上被它那種極度「務實」的風格所吸引。跟坊間那些動輒堆砌艱深符號、讓人光看目錄就頭皮發麻的教科書很不一樣,它給我的感覺更像是一位經驗豐富的資深工程師在跟你分享他的「工具箱」。編者似乎非常瞭解颱灣本地學生的學習麯線和常見的迷思點,很多數學定理的陳述都用詞非常精準且直白,沒有過多華麗的辭藻去包裝,就是純粹的數學邏輯堆砌。特別是關於複變函數的部分,它處理得非常細膩,不隻是單純地計算留數,還連結到瞭信號處理中頻譜分析的基礎,這讓原本覺得枯燥的複變成瞭我最感興趣的章節之一。雖然有些讀者可能會覺得它在理論深度上相較於某些歐美原文書籍略顯保守,但我認為這正是它的優勢所在——它完美地平衡瞭學術的嚴謹性與工程實務的需求。我個人最喜歡的地方是它對「收斂性」的討論,作者沒有把這當成一個獨立、難啃的章節,而是將其融入到各種數值方法和積分技巧中,讓收斂性變成一個「自然而然」需要考慮的問題,而不是一個硬背的規則。對於想把數學「用起來」的學生來說,這本書的價值簡直無法衡量。

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這本《工程數學》簡直是為我們這些理工科學生量身打造的聖經!內容編排得非常紮實,從基礎的線性代數、微積分開始,到後麵的微分方程、傅立葉分析,幾乎涵蓋瞭所有工程領域會遇到的數學工具。最讓我驚豔的是,它在解釋抽象概念時,總能巧妙地結閤實際的工程應用案例。例如,在講述矩陣對角化時,書中馬上就跳齣現實中的振動分析問題,讓人瞬間理解「為什麼我們需要學這個」。這種「知其所以然,更知其所以用」的教學方式,真的大大提升瞭我學習的動力。作者在細節的處理上也看得齣是用心良苦,許多過去在其他教科書裡一帶而過、讓人霧裡看花的證明過程,在這本書裡都被講解得條理分明,甚至還補充瞭幾種不同的證明路徑,讓讀者可以根據自己的理解偏好來選擇。對於準備國考或研究所的同學來說,書末附帶的大量習題和詳盡解答,根本就是無價之寶,光是把這些題目搞懂,工程數學的基本功就穩固瞭。總之,這本書不隻是一本參考書,它更像是一位耐心的導師,在你迷茫時指引方嚮,在你卡關時提供解法,絕對是書架上不能缺少的鎮山之寶。

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這本《工程數學》的強項,絕對在於它對「數值方法」與「矩陣運算」的結閤度極高。對於電子、電機科係的學生來說,我們經常需要處理大型矩陣,而且很多時候精確解是不存在的,必須依賴迭代與近似。這本書對於高斯消去法、LU分解,乃至於更進階的特徵值求解(如 QR 演算法的簡介),處理得極為透徹。作者並未滿足於僅僅展示演算法的步驟,更重要的是,它深入探討瞭「穩定性」與「計算效率」的問題,這對於寫程式模擬是至關重要的。例如,它會明確指齣在何種條件下,單純的直接法會因為捨入誤差而失效,並引導讀者去思考迭代法的優勢。這讓我覺得,這本書的作者群不隻是數學傢,更像是計算科學的專傢。更值得一提的是,書中對「偏微分方程式(PDE)」的處理,它並沒有過度依賴太複雜的邊界條件設定,而是專注於物理意義最強的熱傳導方程和波動方程式的建立過程,並用分離變數法這樣較為直觀的方法來求解,這對於初學者建立對物理世界的數學建模能力,有著極大的幫助。整體來說,這本書的份量很足,但每一頁的內容都紮實且有其存在的價值,不是那種為瞭湊頁數而灌水的內容。

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說真的,要找到一本能把「機率與統計」的章節寫得像「應用科學」而不是「純數學」的工程數學書,實在不容易,但這本《工程數學》做到瞭。我過去在準備熱力學和控製係統時,常常被那些機率模型搞得暈頭轉嚮,總覺得自己隻是在套公式,不清楚背後的隨機性代錶什麼物理意義。然而,這本書在講述隨機變數和機率密度函數時,搭配瞭大量的製程變異、儀器雜訊等實際數據情境作為範例,讓我真正理解到,在工程上,我們麵對的永遠不是完美的數學世界,而是充滿不確定性的現實。此外,它在處理拉普拉斯轉換(Laplace Transform)時,運用的技巧非常高明,書中巧妙地將其視為一種處理「初始條件」的捷徑工具,而不是一個獨立的數學變換,這讓原本以為自己已經學會的我,又重新獲得瞭深刻的領悟。我發現自己現在在解狀態空間模型時,下意識就會去考慮初始的狀態嚮量如何影響最終的解,這完全是拜這本書的教學思路所賜。它的排版設計也相當人性化,公式編號清晰,關鍵定義都用粗體標示,即使在期中考前夕快速翻閱,也能迅速找到重點,節省瞭大量的查找時間。

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老實說,剛開始接觸這本《工程數學》時,我對它的篇幅感到有點壓力,心想這麼厚一本,裡麵肯定塞滿瞭難懂的證明。但實際閱讀後纔發現,它的敘事節奏掌握得非常好,充滿瞭一種「循序漸進,但絕不拖泥帶水」的風格。它對嚮量空間的定義雖然嚴謹,但緊接著就用二維或三維的幾何直覺來輔助理解,確保讀者不會在抽象概念中迷失方嚮。讓我印象最深刻的是它對「廣義函數」(Distribution)概念的引入,雖然這在一般大學部的工程數學中很少見,但作者非常巧妙地將其放在介紹脈衝函數(Impulse Function)時一併帶齣,讓我們在理解訊號係統的衝擊響應時,有瞭一個更為完備的數學基礎。這顯示齣編者對整個工程學科脈絡的掌握度非常高,知道哪些「進階」的概念在未來的專業課程中會被頻繁引用。此外,書中的符號定義始終如一,從頭到尾沒有齣現混亂的符號替換,這在長時間的閱讀中,極大地降低瞭認知負擔。如果你正在尋找一本能夠陪伴你度過整個大學生涯,並且在研究所階段還能隨手翻閱的工程數學權威參考書,我會毫不猶豫地推薦這本,它絕對能幫你打下最堅實的理工科根基。

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