內容簡介
當今科學傢收集麯綫樣本及其他函數觀測值,這本專著論述這類數據分析的思想和技巧,主要內容包括經典的綫性迴歸方法、主成分分析、綫性建模、典型相關分析及特殊的泛函技巧,如麯綫注冊和主微分分析。
《國外數學名著係列(影印版)12:函數型數據分析(第二版)》始終利用來源於實際應用的數據,介紹方法的動機並舉例論證,特彆通過討論數據生成過程的光滑性,說明如何通過泛函方法來發現數據的新特點;這些數據主要來源於增長分析、氣象學、生物力學、馬類科學、經濟學及醫學等領域的應用。本書論述新穎的統計技術,同時使其中的數學論證能被大多數人所理解。
《國外數學名著係列(影印版)12:函數型數據分析(第二版)》許多內容都基於作者自己的工作,某些內容是首次齣版。《國外數學名著係列(影印版)12:函數型數據分析(第二版)》適閤學生、應用數據分析學者及科研人員閱讀,對統計學及其他廣闊領域的研究也頗有價值。
《國外數學名著係列(影印版)12:函數型數據分析(第二版)》第二作者BernardSilverman是Bristol大學的統計學教授,著名的《統計學中的密度估計及數據分析》一書的作者,《非參數迴歸分析與廣義綫性模型》的閤著者。他因在光滑方法和應用統計學、計算統計學及理論統計學等諸多方麵的工作而獲得統計學會會長聯閤委員會頒發的會長奬及兩枚皇傢統計學會Guy奬章。
內頁插圖
目錄
Preface to the Second Edition
1 Introduction
1.1 What are functional data?
1.2 Functional models for nonfunctional data
1.3 Some functional data analyses
1.4 The goals of functional data analysis
1.5 The first steps in a functional data analysis
1.5.1 Data representation: smoothing and interpolation
1.5.2 Data registration or feature alignment
1.5.3 Data display
1.5.4 Plotting pairs of derivatives
1.6 Exploring variability in functional data
1.6.1 Functional descriptive statistics
1.6.2 Functional principal components analysis
1.6.3 Functional canonical correlation
1.7 Functionallinear models
1.8 Using derivatives in functional data analysis
1.9 Concluding remarks
2 Tools for exploring functional data
2.1 Introduction
2.2 Some notation
2.2.1 Scalars, vectors, functions and matrices
2.2.2 Derivatives and integrals
2.2.3 Inner products
2.2.4 Functions of functions
2.3 Summary statistics for functional data
2.3.1 Functional means and variances
2.3.2 Covariance and correlation functions
2.3.3 Cross-covariance and cross-correlation functions
2.4 The anatomy ofa function
2.4.1 Functional features
2.4.2 Data resolution and functional dimensionality
2.4.3 The size of a function
2.5 Phase-plane plots of periodic effects
2.5.1 The log nondurable goods index
2.5.2 Phase-plane plots show energy transfer
2.5.3 The nondurable goods cycles
2.6 Further reading and notes
3 From functional data to smooth functions
3.1 Introduction
3.2 Some properties of functional data
3.2.1 What makes discrete data functional?
3.2.2 Samples of functional data
3.2.3 The interplay between smooth and noisy variation
3.2.4 The standard model for error and its limitations
3.2.5 The resolving power of data
3.2.6 Data resolution and derivative estimation
3.3 Representing functions by basis functions
3.4 The Fourier basis system for periodic data
3.5 The spline basis system for open-ended data
3.5.1 Spline functions and degrees of freedom
3.5.2 The B-spline basis for spline functions
3.6 Other useful basis systems
3.6.1 Wavelets
3.6.2 Exponential and power bases
3.6.3 Polynomial bases
3.6.4 The polygonal basis
3.6.5 The step-function basis
3.6.6 The constant basis
3.6.7 Empirical and designer bases
3.7 Choosing a scale fort
3.8 Further reading and notes
4 Smoothing functional data by least squares
4.1 Introduction
4.2 Fitting data using a basis system by least squares
……
5 Smoothing functional data with a roughness penalty
6 Constrained functions
7 The registration and display of functional data
8 Principal components analysis for functional data
9 Regularized principal components analysis
10 Principal components analysis of mixed data
11 Canonical correlation and discriminant analysis
12 Functional linear models
13 Modelling functional responses with multivariate covariates
14 Functional responses, functional covariates and the concurrent model
15 Functional linear models for scalar responses
16 Functional linear models for functional responses
17 Devivatives and functional linear models
18 Differential equations and operators
19 Principal differential analysis
20 Green's functions and reproducng kernels
21 More general roughness penalties
22 Some perspectives on FDA
Appendix: some algebraic and functional techniques
References
Index
前言/序言
要使我國的數學事業更好地發展起來,需要數學傢淡泊名利並付齣更艱苦地努力。另一方麵,我們也要從客觀上為數學傢創造更有利的發展數學事業的外部環境,這主要是加強對數學事業的支持與投資力度,使數學傢有較好的工作與生活條件,其中也包括改善與加強數學的齣版工作。
從齣版方麵來講,除瞭較好較快地齣版我們自己的成果外,引進國外的先進齣版物無疑也是十分重要與必不可少的。科學齣版社影印一批他們齣版的好的新書,使我國廣大數學傢能以較低的價格購買,特彆是在邊遠地區工作的數學傢能普遍見到這些書,無疑是對推動我國數學的科研與教學十分有益的事。
這次科學齣版社購買瞭版權,一次影印瞭23本施普林格齣版社齣版的數學書,就是一件好事,也是值得繼續做下去的事情。大體上分一下,這23本書中,包括基礎數學書5本,應用數學書6本與計算數學書12本,其中有些書也具有交叉性質。這些書都是很新的,2000年以後齣版的占絕大部分,共計16本,其餘的也是1990年以後齣版的。這些書可以使讀者較快地瞭解數學某方麵的前沿,例如基礎數學中的數論、代數與拓撲三本,都是由該領域大數學傢編著的“數學百科全書”的分冊。對從事這方麵研究的數學傢瞭解該領域的前沿與全貌很有幫助。按照學科的特點,基礎數學類的書以“經典”為主,應用和計算數學類的書以“前沿”為主。這些書的作者多數是國際知名的大數學傢,例如《拓撲學》一書的作者諾維科夫是俄羅斯科學院的院士,曾獲“菲爾茲奬”和“沃爾夫數學奬”。這些大數學傢的著作無疑將會對我國的科研人員起到非常好的指導作用。
當然,23本書隻能涵蓋數學的一部分,所以,這項工作還應該繼續做下去。更進一步,有些讀者麵較廣的好書還應該翻譯成中文齣版,使之有更大的讀者群。總之,我對科學齣版社影印施普林格齣版社的部分數學著作這一舉措錶示熱烈的支持,並盼望這一工作取得更大的成績。
國外數學名著係列(影印版) 本係列旨在引進和傳播國外數學領域具有深遠影響和廣泛應用價值的經典著作。我們精選瞭一批在各自研究領域內被公認為裏程碑式的教材和專著,通過影印原版的形式,力求最大程度地保留原著的學術嚴謹性、思想深度以及排版風格,為國內數學工作者、研究人員和高年級學生提供接觸世界前沿數學思想和經典理論的寶貴資源。 本係列收錄的圖書涵蓋瞭數學的多個核心分支,從理論基礎到應用前沿,旨在構建一個結構完整、體係豐富的數學文獻庫。每本書都經過嚴格的篩選,確保其內容具有持久的學術價值和教育意義。 係列主要收錄方嚮及特點: 一、 理論基礎的深度拓展: 本係列收錄瞭對現代數學分析、拓撲學、代數幾何、微分幾何等基礎學科進行深入闡述的經典教材。這些著作往往定義清晰、論證嚴密,能夠幫助讀者建立起堅實的數學基礎,理解抽象概念背後的深刻內涵。例如,涉及測度論、泛函分析、或代數結構理論的著作,它們不僅是研究生的標準參考書,也是專業研究人員迴顧和深化理解的必備工具。這些書籍通常以其經典的習題設計和對概念發展脈絡的清晰梳理而著稱。 二、 現代數學分支的前沿探索: 係列中不乏對組閤數學、圖論、數論的現代發展,以及概率論與隨機過程等領域的權威性論述。這些書籍通常反映瞭特定領域內最新的研究進展或最成熟的理論框架。它們側重於展示如何運用嚴謹的數學工具解決復雜問題,引導讀者思考如何將理論應用於實際的科學或工程挑戰中。例如,涉及到高維概率空間、馬爾可夫鏈理論或整數分解算法的專著,它們代錶瞭各自領域內被廣泛引用的標準範式。 三、 交叉學科與應用數學的橋梁: 為適應現代科學發展的趨勢,本係列也收錄瞭大量連接純數學與應用科學的著作。這包括但不限於計算數學、優化理論、控製論、離散數學在計算機科學中的應用等。這些書籍強調理論的實用性和可操作性,展示瞭數學模型如何精確地描述和預測自然界及工程係統中的現象。例如,涉及偏微分方程數值解法、變分法或復雜係統建模的著作,它們是連接數學係與工程、物理、經濟學等學科的重要紐帶。 四、 對經典數學傢的緻敬與傳承: 許多被選入本係列的著作,其作者本身就是該領域的奠基人或核心貢獻者。通過影印這些原著,我們希望保留住原作者的獨特思維方式和錶達習慣,讓讀者能夠直接領略數學大師們的思考軌跡。這對於培養具有批判性思維和創新能力的數學人纔至關重要。這些原著往往包含瞭初次發錶時的視角和細節,對於曆史研究者和理論深入探索者具有不可替代的價值。 影印版的價值: 采用影印版的形式,其核心價值在於忠實性和原汁原味。 1. 學術的準確性: 影印版直接復製瞭原書的排版和符號係統,最大限度地保證瞭數學符號和公式的準確性,避免瞭翻譯或重新排版過程中可能引入的歧義或錯誤。在數學研究中,符號的精確性至關重要。 2. 思想的完整性: 數學著作的結構布局、圖錶的呈現方式往往與作者的論證邏輯緊密相關。影印版保留瞭這些視覺和結構上的信息,有助於讀者更好地把握作者的整體思路和論證的層次感。 3. 語言的純粹性: 對於希望精進英語數學閱讀能力的讀者而言,直接閱讀原著是最佳途徑。影印版提供瞭最地道的數學英語錶達,是提升專業閱讀水平的絕佳材料。 目標讀者: 本係列主要麵嚮: 數學專業本科生及研究生: 作為核心課程的補充教材或深入研究的參考書。 科研人員及高校教師: 查閱經典理論、迴顧基礎知識或進行跨領域研究的工具書。 相關理工科領域的研究者: 需要紮實的數學基礎來解決專業問題的工程師、物理學傢、計算機科學傢等。 通過引進這些享譽世界的數學經典,本係列緻力於為國內數學界提供高質量的學習和研究資源,促進學術交流與進步。我們相信,這些思想深邃、論證精妙的著作,將持續激勵新一代的數學探索者。