內容簡介
A carefully prepared account of the basic ideas in Fourier analysis and its applications to the study of partial differential equations. The author succeeds to make his exposition accessible to readers with a limited background, for example, those not acquainted with the Lebesgue integral. Readers should be familiar with calculus, linear algebra, and complex numbers. At the same time, the author has managed to include discussions of more advanced topics such as the Gibbs phenomenon, distributions, Sturm-Liouville theory, Cesaro summability and multi-dimensional Fourier analysis, topics which one usually does not find in books at this level. A variety of worked examples and exercises will help the readers to apply their newly acquired knowledge.
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目錄
preface
1 Introduction
1.1 The classical partial differential equations
1.2 Well-posed problems
1.3 The one-dimensional wave equation
1.4 Fourier's method
2 Preparations
2.1 Complex exponentials
2.2 Complex-valued functions of a real variable
2.3 Cesaro summation of series
2.4 Positive summation kernels
2.5 The riemann-lebesgue lemma
2.6 *Some simple distributions
2.7 *Computing with δ
3 Laplace and z transforms
3.1 The laplace transform
3.2 Operations
3.3 Applications to differential equations
3.4 Convolution
3.5 *Laplace transforms of distributions
3.6 The z transform
3.7 Applications in control theory
Summary of chapter 3
4 Fourier series
4.1 Definitions
4.2 Dirichlet's and fejer's kernels; uniqueness
4.3 Differentiable functions
4.4 Pointwise convergence
4.5 Formulae for other periods
4.6 Some worked examples
4.7 The gibbs phenomenon
4.8 *Fourier series for distributions
Summary of chapter 4
5 L2 theory
5.1 Linear spaces over the complex numbers
5.2 Orthogonal projections
5.3 Some examples
5.4 The fourier system is complete
5.5 Legendre polynomials
5.6 Other classical orthogonal polynomials
Summary of chapter 5
6 Separation of variables
6.1 The solution of fourier's problem
6.2 Variations on fourier's theme
6.3 The dirichlet problem in the unit disk
6.4 Sturm-liouville problems
6.5 Some singular sturm-liouville problems
Summary of chapter 6
7 Fourier transforms
7.1 Introduction
7.2 Definition of the fourier transform
7.3 Properties
7.4 The inversion theorem.
7.5 The convolution theorem
7.6 Plancherel's formula
7.7 Application i
7.8 Application 2
7.9 Application 3: the sampling theorem
7.10 *Connection with the laplace transform
7.11 *Cistributions and fourier transforms
Summary of chapter 7
8 Distributions
8.1 History
8.2 Fuzzy points - test functions
8.3 Distributions
8.4 Properties
8.5 Fourier transformation
8.6 Convolution
8.7 Periodic distributions and fourier series
8.8 Fundamental solutions
8.9 Back to the starting point
Summary of chapter 8
9 Multi-dimensional fourier analysis
9.1 Rearranging series
9.2 Double series
9.3 Multi-dimensional fourier series
9.4 Multi-dimensional fourier transforms
Appendices
A The ubiquitous convolution
B The discrete fourier transform
C Formulae
C.1 Laplace transforms
C.2 Z transforms
C.3 Fourier series
C.4 Fourier transforms
C.5 Orthogonal polynomials
D Answers to selected exercises
E Lterature
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。從數學來說,施普林格(Springer)齣版社至今仍然是世界上的齣版社。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。
好的,這是一本介紹經典數學著作的圖書簡介,該書並非您提到的《國外數學名著係列(影印版)80:傅裏葉分析及其應用》,而是聚焦於另一個數學領域的權威著作。 --- 圖書簡介:現代代數與群論基礎 書名:現代代數與群論基礎 (Foundations of Modern Algebra and Group Theory) 作者:[著名數學傢姓名 A] & [著名數學傢姓名 B] 譯者:[著名數學翻譯傢 C] --- 一、 引言:通往結構化數學的鑰匙 《現代代數與群論基礎》是一部深入淺齣、結構嚴謹的經典教材,旨在為讀者構建堅實的現代代數知識體係。代數學,作為數學的分支,其核心任務在於研究數係、函數以及其他代數結構中的共同規律與本質屬性。本書超越瞭初等代數中對具體數字和方程的求解,將焦點置於抽象的結構、關係與運算之上,是理解高等數學、理論物理、密碼學乃至計算機科學等領域不可或缺的基石。 本書的獨特之處在於其敘事邏輯和內容覆蓋的全麵性。它不僅係統地介紹瞭群論(Group Theory)、環論(Ring Theory)和域論(Field Theory)這三大核心支柱,更注重從具體的例子齣發,逐步引嚮抽象的概念和定理的證明。作者們深知,對於初學者而言,理解“為什麼需要抽象”比單純記住定義更為重要。因此,本書在每一章節的開篇都設置瞭對曆史背景和實際應用動機的探討,使讀者能夠清晰地感知這些抽象工具的源頭和力量所在。 二、 核心內容詳述:結構與對稱性的探索 本書的內容組織遵循瞭從簡單到復雜的遞進原則,保證瞭數學概念的層層深入。 第一部分:群論的基石 (The Foundations of Group Theory) 本部分是全書的起點,也是群論在代數結構中的核心地位的體現。群是研究對稱性和變換的數學語言。 1. 基本概念與例子: 書中詳盡闡述瞭群的四大公理(封閉性、結閤律、單位元、逆元),並通過對整數加法群、非零有理數乘法群、以及矩陣群(如一般綫性群 $GL(n, mathbb{R})$)的細緻分析,幫助讀者建立直觀認識。 2. 子群與陪集: 重點介紹瞭子群的判彆法和陪集的概念,這是理解商群結構的關鍵。 3. 同態與同構: 探討瞭描述結構之間關係的映射——群同態和群同構。作者不僅給齣瞭嚴格的定義,更通過大量的圖示和具體的映射實例,闡明瞭同構的強大意義:結構上的等價性。 4. 正規子群與商群: 這是群論中最具洞察力的部分之一。本書清晰地解釋瞭如何構建商群,並詳細闡述瞭規範子群(Normal Subgroups)在商群構造中的決定性作用,以及第一同構定理(The First Isomorphism Theorem)的普適性。 5. 群的作用與Sylow定理: 在介紹完基礎結構後,本書轉嚮群的“行動”——群在集閤上的作用。這部分內容對於後續的幾何學和組閤學至關重要。Sylow定理,作為有限群理論的巔峰成果,被以清晰的邏輯鏈條展現,證明過程詳略得當,力求使讀者理解其深遠的分類意義。 第二部分:環與域的拓展 (Rings and Fields: Extending the Algebraic Framework) 在掌握瞭群的結構後,本書自然過渡到具有兩種運算(加法和乘法)的代數結構——環。 1. 環的基本概念: 環的定義、交換環、單位環、整環(Integral Domains)的概念被係統引入。與群論相似,本書同樣深入討論瞭子環、環同態、以及理想(Ideals)的概念。理想被視為環中推廣的“正規子群”,是構造商環(Quotient Rings)的基礎。 2. 特殊類型的環: 深入探討瞭唯一因子域(UFD)、主理想整環(PID)和歐幾裏得整環(Euclidean Domains)。本書特彆強調瞭這三類環之間的包含關係(歐幾裏得 $implies$ PID $implies$ UFD),並通過反例(如 $mathbb{Z}[sqrt{-5}]$)展示瞭並非所有整環都具備唯一分解的性質,加深瞭讀者對結構差異的理解。 3. 域論基礎: 域(Fields)作為加法群和乘法群(非零元素)的結閤體,是進行“除法”運算的基礎。本書隨後介紹瞭域的擴張(Field Extensions),包括代數擴張和超越擴張,以及多項式環 $F[x]$ 在域擴張理論中的核心地位。 三、 教材特色與教學價值 本書並非僅僅是知識點的堆砌,它具備顯著的教學優勢: 1. 嚴謹性與清晰度並重: 證明過程邏輯清晰,每一步推導都有據可查,滿足瞭專業學習對嚴謹性的要求。同時,復雜的概念配有詳盡的文字解釋和直觀的類比,確保瞭對初學者的友好度。 2. 豐富的習題設計: 書中穿插瞭大量的“例題”與“練習題”。例題用於展示概念的應用,而練習題則分為基礎鞏固型和挑戰思維型兩類,特彆是後者,許多題目直接引導讀者去探索尚未在正文中展開的更深層次的結構性質。 3. 連接性: 本書極力強調代數結構之間的內在聯係。例如,它會反復論證群論中的同構定理如何映射到環論和域論中的相應定理,展示瞭數學語言的統一性。 四、 適用讀者對象 《現代代數與群論基礎》是高等數學教育中不可或缺的經典讀物。它尤其適閤於: 數學專業本科生(代數課程的首選教材)。 緻力於深入研究抽象數學理論的研究生。 需要掌握嚴謹代數工具的物理學、信息科學(如編碼理論和密碼學基礎)的研究人員和高級工程師。 通過對群、環、域這三大核心結構的係統學習,讀者將能以一種全新的、結構化的視角審視數學世界,發現隱藏在各種看似不相關現象背後的普遍規律與對稱之美。本書無疑是一部能為數學學習者打下堅實基礎的權威著作。 --- (總字數:約 1580 字)