經(jīng)過一年多對高等數(shù)學、線性代數(shù)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計等數(shù)學課程的學習,大學生掌握了相對豐富的數(shù)學知識,然而這些知識許多都過分側(cè)重理論和計算,尤其數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)的數(shù)學分析、高等代數(shù)等課程,缺乏進行計算機實踐的內(nèi)容,難以獲得直觀效果。另外,用筆計算通常比較繁瑣,不如利用計算機軟件來得簡捷、便利。要想對這些數(shù)學知識獲得更加全面的理解,就需要通過計算機上的數(shù)學實驗達到這個效果。我們一直嘗試由學生自己動手,用他們熟悉、喜歡的計算機去解決一些經(jīng)過簡化的實際問題,讓學生親身感受利用所學數(shù)學知識解決實際問題的酸甜苦辣,做,然后知不足,進而激發(fā)他們進一步學習數(shù)學的熱情,促進數(shù)學教育良陛循環(huán),這就是我們編寫本書的緣由。
通過計算機實驗,可以達到理論和直觀的完美結(jié)合。對概率論中許多復雜計算,其結(jié)果到底對否,怎么驗證,或者不知道理論計算怎么做等問題,通過隨機模擬實驗就會得到一個相當滿意的結(jié)論。它既可以與理論計算相互印證,同時又可以解決許多理論上較難計算的問題,顯示出計算機模擬的優(yōu)越性,
因此,數(shù)學實驗是通過學習利用計算機獲得對復雜數(shù)學問題直觀感受的一個好途徑,當然,并非每一個數(shù)學問題都可以如此。利用計算機和相應的軟件,可以大大增強計算和公式推導能力。另一方面,大學生都希望自己學數(shù)學有用武之地,總想解決實際問題,這就是數(shù)學建模,現(xiàn)在很多大學生都積極參加數(shù)學建模競賽。學好數(shù)學實驗,無疑為數(shù)學建模打下良好的基礎。數(shù)學實驗起著承上啟下的作用,承上,就是承接高等數(shù)學、線性代數(shù)和概率論與數(shù)理統(tǒng)計,使得這些數(shù)學知識得到實驗和應用;啟下,就是為數(shù)學建模解決實際問題打下良好的基礎,
本書既是高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計三門數(shù)學基礎課的鞏固和提高,又在基本數(shù)學知識和應用之間架起了一座橋梁,選取的許多實驗都十分有趣,數(shù)學理論并不復雜,編程也不難,十分便于學生學習和實驗。當然,書中也給出了一些前沿的數(shù)學實驗內(nèi)容供有余力的讀者自學,比如MCMC。通過本書學習,可以使學生對數(shù)學獲得一種新的認識,增強自己的動手能力,同時在編程方面也能得到相當大的提高。
本書是一個統(tǒng)一的整體,各部分之間又有相對的獨立性,可以獨立講授,學習本書只需要一般的高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、計算機語言等方面的知識。本書不涉及太深奧的數(shù)學知識模型,以便于教學。
本書可作為高等院校開設數(shù)學實驗課程的各專業(yè)學生的教材,也可作為相關專業(yè)讀者的參考用書,
本書由天水師范學院數(shù)學與統(tǒng)計學院丁恒飛、王丙參、田俊紅三位老師共同編寫,具體分工為:第1~4章,第6章由丁恒飛編寫,第7~10章由王丙參編寫,第5章及附錄1~3由田俊紅編寫。
本書編寫得到國家自然科學基金(11561060)的資助,得到天水師范學院數(shù)學與統(tǒng)計學院領導的大力支持,其中,統(tǒng)計與計算教研室的同事們認真審閱了書稿,提出寶貴的修改意見,也得到科學出版社的大力支持,特在此一并致以誠摯的謝意!
雖然我們希望編寫出一本質(zhì)量較高、適合當前教學實際需要的教材,但限于作者水平與撰寫時間,難免存在不妥之處,懇切希望讀者批評、指正,使本書得以不斷完善。