普通高等教育十一五国家级规划教材:应用随机过程

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钱敏平,龚光鲁,陈大岳 等 著
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出版社: 高等教育出版社
ISBN:9787040327120
版次:1
商品编码:10988505
包装:平装
出版时间:2011-06-01

具体描述

内容简介

   《普通高等教育十一五国家级规划教材:应用随机过程》是为数学与应用数学专业及统计学专业三年级学生编写的教材,内容包括马氏链、跳过程、布朗运动,并配有150多道习题,适合一学期48课时使用。我们假定读者已学习了微积分、线性代数、常微分方程,但还没有学过实变函数。 书中许多场合只用投骰子等简单直观的随机事件来描述,希望在不长的篇幅里,呈现给读者易懂而又有分量的内容。
应用随机过程 课程背景与重要性 在现代科学技术飞速发展的浪潮中,许多自然现象和社会现象都表现出显著的随机性。无论是物理学中的粒子运动、通信工程中的信号传输、金融市场中的股价波动,还是生物医学中的疾病传播、环境保护中的污染物扩散,都离不开对随机过程的深入理解和建模。应用随机过程作为一门核心课程,为学生提供了理解、分析和预测这些随机现象的理论工具和实用方法。它不仅是概率论与数理统计的自然延伸,更是许多高级工程、科学和金融领域必不可少的基础。 本教材旨在为普通高等教育的学生提供一个全面、系统而又注重实践的应用随机过程学习平台。我们深刻认识到,仅仅掌握理论知识是不足以应对现实复杂问题的,因此,本书在力求阐述随机过程基本理论的同时,着重强调其在各个领域的实际应用,引导学生将抽象的数学概念转化为解决实际问题的有力武器。 本书内容概览 本书共分为十个章节,循序渐进地引导读者进入随机过程的精彩世界。 第一章:随机过程基础 本章作为全书的开篇,首先回顾了概率论中的一些基本概念,如随机变量、概率分布、期望、方差等,为后续随机过程的学习奠定基础。接着,引入了随机过程的定义,即一系列随时间(或空间)演变的随机变量。我们将详细介绍随机过程的分类,例如离散时间与连续时间、离散状态与连续状态等,并给出一些常见的随机过程例子,如伯努利过程、泊松过程等,帮助读者建立对随机过程的初步认识。此外,本章还将讨论随机过程的概率特性,如均值函数、自协方差函数等,这些函数是描述随机过程统计性质的关键工具。 第二章:马尔可夫链 马尔可夫链是随机过程中最重要、应用最广泛的模型之一。本章将深入探讨马尔可夫链的定义、基本性质及其分析方法。我们首先介绍马尔可夫性质,即系统的未来状态仅取决于当前状态,而与过去的历史状态无关。然后,详细讲解状态转移概率、转移矩阵及其在离散时间马尔可夫链中的应用。我们将分析马尔可夫链的分类,如常返链、吸收链、周期链等,并重点研究平稳分布的存在性及其计算方法,这对于预测系统长期行为至关重要。本书还将涉及连续时间马尔可夫链,以及其与离散时间马尔可夫链之间的联系。 第三章:泊松过程 泊松过程是描述单位时间内事件发生次数的随机过程,在排队论、通信系统、可靠性工程等领域有着广泛的应用。本章将详细介绍泊松过程的定义、性质和建模方法。我们首先从独立增量过程的角度来理解泊松过程,并阐述其与指数分布之间的深刻联系。本书将探讨泊松过程的扩展,如非齐次泊松过程、复合泊松过程等,以应对更复杂的计数过程。此外,还将介绍泊松过程在事件流分析中的应用,例如计算一段时间内事件发生次数的概率,以及分析事件发生间隔的分布。 第四章:更新过程 更新过程是泊松过程的进一步推广,它描述了一系列独立同分布的随机变量(代表“更新”的时间间隔)的累积。本章将重点分析更新过程的性质和应用。我们首先介绍更新过程的基本定义,并探讨其与泊松过程的联系和区别。本书将深入研究更新过程的期望更新数、更新间隔的期望值等关键指标,并介绍更新理论中的重要结论,如再生计数定理、更新方程等。这些理论工具对于分析系统的寿命、故障率等问题至关重要。 第五章:布朗运动与维纳过程 布朗运动是描述粒子在流体中随机运动的经典模型,它在物理学、金融学等领域具有里程碑式的意义。本章将深入介绍布朗运动的数学模型及其性质。我们首先定义维纳过程,并讨论其连续性、独立增量性等重要性质。本书将阐述布朗运动的路径性质,如几乎处处不可导、二次变差等,并介绍与布朗运动相关的随机积分,为理解更复杂的随机微分方程打下基础。此外,还将介绍布朗运动在金融衍生品定价等实际问题中的应用。 第六章:平稳过程 平稳过程是指其统计特性不随时间变化的随机过程。本章将详细探讨平稳过程的定义、分类及其分析方法。我们首先介绍严平稳和宽平稳的概念,并讨论平稳性与自相关函数之间的关系。本书将重点分析平稳过程的谱表示,即利用傅里叶变换将平稳过程分解为一系列周期信号的叠加,这为信号处理和系统分析提供了强大的工具。此外,还将介绍一些常见的平稳过程,如白噪声过程,并讨论其在建模中的作用。 第七章:随机微分方程 随机微分方程是描述随机动态系统演化的数学工具,在许多科学和工程领域得到了广泛应用。本章将介绍随机微分方程的基本概念、解法及其性质。我们将从伊藤积分开始,逐步引入随机微分方程的概念,并讨论其与确定性微分方程的区别。本书将介绍求解一类重要的随机微分方程的方法,并分析其解的统计特性。此外,还将通过具体例子,展示随机微分方程在金融建模、生物动力学等领域的应用。 第八章:排队论初步 排队论是研究服务系统中顾客等待和服务的随机过程的学科。本章将介绍排队论的基本模型和分析方法。我们将从经典的M/M/1排队模型出发,推导出其稳态概率、平均队长、平均等待时间等性能指标。本书还将介绍其他重要的排队模型,如M/M/c、M/G/1等,并讨论其在通信网络、呼叫中心等实际系统中的应用。 第九章:隐马尔可夫模型(HMM) 隐马尔可夫模型是一种重要的概率图模型,用于描述具有隐含状态的随机过程,在语音识别、自然语言处理、生物信息学等领域有广泛应用。本章将介绍隐马尔可夫模型的基本原理、算法及其应用。我们首先讲解隐马尔可夫模型的结构,包括状态转移和观测概率。然后,重点介绍三个基本问题:评估问题(给定模型和观测序列,计算该观测序列出现的概率)、解码问题(给定模型和观测序列,找到最有可能的状态序列)和学习问题(给定观测序列,估计模型参数)。本书将详细阐述Viterbi算法、Baum-Welch算法等核心算法,并通过实例展示HMM的应用。 第十章:应用案例与展望 本章将前面所学的随机过程理论与实际应用相结合,通过一系列具体的案例,展示随机过程在不同领域的强大威力。我们将选取具有代表性的应用,例如: 通信工程: 利用泊松过程和马尔可夫链分析通信系统的吞吐量和误码率。 金融工程: 使用布朗运动和随机微分方程进行股票价格建模和期权定价。 生物医学: 应用隐马尔可夫模型进行基因序列分析或疾病传播建模。 工程可靠性: 利用更新过程和马尔可夫链评估设备寿命和系统可靠性。 环境保护: 运用随机过程模型预测污染物扩散。 通过这些案例,读者可以更直观地感受到随机过程理论的实用价值,并学会如何将所学知识应用于解决实际问题。最后,本章还将对随机过程领域的前沿研究方向进行简要展望,鼓励学生在学好基础知识的同时,积极探索更广阔的研究领域。 教学方法与学习建议 为了帮助学生更好地掌握本书内容,我们建议以下学习方法: 1. 深入理解概念: 随机过程涉及许多抽象的概念,学习过程中应注重理解其数学定义背后的物理或工程意义。 2. 勤于练习: 本书提供了大量的例题和习题,通过动手解决问题,可以加深对理论知识的理解和应用能力的提升。 3. 结合软件实践: 鼓励学生利用MATLAB、Python等科学计算软件,对随机过程进行仿真和可视化,以更直观地认识随机过程的特性。 4. 关注应用: 在学习理论的同时,积极思考这些模型是如何应用到实际问题中的,培养解决实际问题的能力。 5. 小组讨论: 与同学进行讨论,交流学习心得,共同解决难题,可以拓宽思路,加深理解。 致谢 本书的编写得到了许多专家和同仁的宝贵建议和支持,在此一并致谢。我们尤其感谢在教学实践中遇到的各位同学,他们的反馈和问题是我们不断改进教材的重要动力。 我们希望本书能成为广大师生学习应用随机过程的得力助手,为培养具备扎实理论基础和创新实践能力的优秀人才贡献一份力量。

用户评价

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《应用随机过程》这本书,我只能用“惊艳”来形容。它的内容之丰富、讲解之深入、以及应用之广泛,都远远超出了我的预期。作者并没有将随机过程仅仅作为一门纯粹的数学学科来讲解,而是将其置于更广阔的应用背景下,展现了其强大的生命力和解决实际问题的能力。在阅读过程中,我被书中对各种现实世界问题的数学建模过程深深吸引。比如,在讲解排队论时,作者并没有仅仅介绍M/M/1等标准模型,而是深入分析了在不同场景下,如何根据实际情况选择合适的排队模型,并给出了如何计算平均等待时间、队长等关键指标的详细步骤。这种贴近实际的讲解方式,让我能够快速理解理论的实用价值。书中还对一些高级话题进行了深入探讨,比如随机微分方程、随机控制等,这些内容虽然难度较大,但作者的讲解却依然清晰易懂,并且都配有相应的应用实例,让我看到了更广阔的研究前景。我特别喜欢书中关于蒙特卡罗方法的章节,作者详细介绍了如何利用计算机模拟来估计复杂系统的性能,比如交通流量的模拟、电网的可靠性分析等等。这种方法论的介绍,对于我们这些希望在实际工作中运用随机过程理论的学生来说,具有极其重要的指导意义。

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我必须说,《应用随机过程》这本书的编排方式简直是太棒了!它并没有把枯燥的理论一股脑地堆砌在一起,而是巧妙地穿插了大量的实际应用和案例分析,让学习过程充满了趣味性和探索性。在讲解每一个概念之前,作者总是会先抛出一个引人入胜的现实问题,然后逐步引入相关的数学工具和理论来解决它。这种“问题驱动”的学习模式,让我能够更快地进入状态,并且深刻理解理论的必要性和实用性。例如,在讲到统计推断时,作者并没有仅仅罗列公式,而是通过分析真实世界的数据,比如某个地区降雨量的统计,来引导读者理解如何利用样本来估计总体参数,以及如何评估估计的可靠性。书中的图例和表格也做得非常精致,它们不仅帮助我们直观地理解复杂的数据和模型,还常常能引发我们对数据背后含义的思考。我尤其喜欢书中的一些“思考题”,它们常常会引导我们去探索理论的边界和未知的领域,激发我们独立思考的能力。这本书的内容覆盖面非常广,从基础的概率论到更复杂的随机过程,几乎涵盖了应用领域中所有重要的概念。而且,作者在讲解过程中,始终保持着一种非常清晰的思路,让我能够轻松地跟上他的节奏。阅读这本书的过程,更像是一次充满发现的旅程,让我对应用随机过程这个领域产生了浓厚的兴趣。

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我在阅读《应用随机过程》这本书的过程中,最大的感受就是它的“接地气”。作者似乎非常理解学生在学习过程中可能遇到的困难,因此在讲解理论时,始终围绕着实际应用来展开。这本书并没有回避数学的严谨性,但它更注重用直观的方式来解释概念。比如,在讲到大数定律时,作者并没有仅仅给出数学证明,而是用大量的例子来展示,为什么随着观测次数的增加,样本均值会越来越接近真实均值。这些例子,比如抛硬币的次数越多,正面朝上的比例就越接近0.5,非常贴近我们的生活经验,也让我对这个重要的概率论基础有了更深刻的理解。书中对于马尔可夫链的讲解也让我印象深刻。作者用了整整一个章节来分析如何构建和分析一个基于马尔可夫链的招聘模型,从候选人投递简历、面试到最终的录用,每一步都用概率来量化,让我看到了如何将抽象的模型应用于实际的决策过程。此外,书中还对时间序列分析、蒙特卡罗方法等重要内容进行了详细介绍,并给出了丰富的应用案例,比如利用时间序列预测股票价格,或者利用蒙特卡罗方法来评估风险。这本书的习题设计也非常合理,既有巩固基础的计算题,也有需要运用模型解决实际问题的综合题,能够有效地检验和提升我们的学习效果。

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这本书给我带来的震撼,是前所未有的。它让我看到了随机过程理论在现代科学技术中的巨大作用。作者在《应用随机过程》这本书中,并没有仅仅局限于理论的阐述,而是将目光投向了实际应用,并为我们展示了随机过程是如何解决现实世界中的各种复杂问题的。在阅读过程中,我被书中对金融风险管理、通信系统优化、生物医学建模等领域的深入分析所折服。作者在讲解每一个概念时,都力求将其与具体的应用场景相结合,并且详细阐述了如何利用随机过程的数学模型来分析问题、预测趋势、做出决策。例如,在讲解马尔可夫决策过程时,作者通过一个具体的例子,演示了如何利用该模型来优化机器人的路径规划,从而实现高效的任务完成。这种“理论与实践相结合”的教学模式,让我对随机过程的学习不再感到枯燥乏味,反而充满了探索的乐趣。书中的习题设计也非常有针对性,很多题目都需要我们运用所学的知识去解决一些实际工程问题,这极大地提升了我的动手能力和解决问题的能力。总而言之,这是一本让我受益匪浅的教材,它不仅拓宽了我的知识视野,也为我未来的学习和研究指明了方向。

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这本书给我留下了极其深刻的印象,它不仅仅是一部学术著作,更是一次思维的启迪之旅。在阅读过程中,我被作者严谨的逻辑和深刻的洞察力深深吸引。书中对随机过程的定义和性质的阐述,虽然在形式上使用了严谨的数学语言,但作者始终没有忘记将这些抽象的概念与实际问题相结合。举个例子,在讲解再生过程时,作者不仅给出了严格的数学定义,还用了很多篇幅去分析现实世界中的“再生”现象,比如设备的维修周期、产品的生命周期等,这让我对理论的理解上升到了一个全新的高度。书中还涉及到了许多前沿的应用领域,比如金融建模、机器学习中的概率模型等等,这些内容都让我眼前一亮,也为我打开了新的研究思路。我特别欣赏书中对数学模型构建的系统性介绍,作者一步步引导读者如何将现实问题转化为数学模型,如何分析模型的特性,以及如何根据模型结果做出决策。这种“从问题到模型,从模型到决策”的完整流程,对于培养我们的工程实践能力至关重要。而且,书中对各种随机过程的性质进行深入剖析,例如其统计特性、收敛性等,这些都为我们后续深入研究打下了坚实的基础。读完这本书,我感觉自己对随机过程的理解不再停留在表面的公式和定理,而是能够将其内化为一种解决问题的思维方式。

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《应用随机过程》这本书,对我而言,不仅仅是知识的获取,更是一次思维方式的重塑。作者以一种非常巧妙的方式,将原本可能枯燥的数学理论,转化为解决实际问题的强大工具。在阅读过程中,我被作者对数学模型的严谨分析和对现实问题的深刻洞察深深吸引。书中对每一个随机过程的介绍,都不仅仅停留在概念和公式上,而是深入挖掘其背后的逻辑,并将其与实际应用场景紧密结合。例如,在讲解泊松过程的应用时,作者详细分析了在电话中心、客户服务系统等场景下,如何利用泊松过程来预测事件发生的频率,从而优化资源配置,提高服务效率。这种“理论服务于实践”的讲解思路,让我对随机过程的学习目标有了更清晰的认识。我尤其欣赏书中对统计推断方法的介绍,作者详细讲解了如何利用数据来估计随机过程的参数,并如何评估这些估计的可靠性。这对于我们这些希望将理论知识应用于实际工程问题中的学生来说,是极其宝贵的。书中的案例分析也非常精彩,通过对具体问题的深入剖析,让我能够更好地理解模型是如何构建和应用的。总而言之,这是一本让我真正体会到数学的魅力和实用价值的教材。

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这本书带给我最大的惊喜,在于它让我看到了数学的“力量”——那种能够穿透现实表象,揭示事物内在规律的洞察力。作者在《应用随机过程》这本书中,并没有回避随机过程的数学严谨性,但他巧妙地通过大量的实例,将这些抽象的数学概念与我们的生活和工作联系起来。我印象最深刻的是关于金融建模的部分,作者用非常通俗易懂的语言,解释了如何利用随机过程来模拟股票价格的随机游走,以及如何基于这些模型进行风险评估和投资组合优化。这些内容不仅让我对金融市场有了新的认识,也让我看到了随机过程在经济领域的巨大应用潜力。此外,书中对通信系统中的信息传输、生物统计学中的疾病传播模型等内容的介绍,也同样精彩纷呈。作者在讲解每一个模型时,都会详细分析其假设条件,并指出其局限性,这让我能够辩证地看待模型,并从中学习到如何批判性地思考问题。书中的习题设计也非常巧妙,很多题目都鼓励我们尝试用所学知识去解决一些开放性的问题,这极大地激发了我的学习兴趣和探索精神。总之,这是一本能够真正激发我学习兴趣,并且让我看到数学实际价值的优秀教材。

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这本《应用随机过程》实在是一本让人爱不释手的书,它以一种非常巧妙的方式,将抽象的数学理论与我们日常生活中遇到的各种现象紧密地联系起来。我之所以这么说,是因为作者在讲解每一个概念时,都会引用大量的现实案例,比如股票市场的波动、通信系统的噪声、排队论的等待时间等等,这些例子都非常贴切,而且解释得深入浅出,让人在理解理论的同时,也能感受到数学的强大应用价值。书中的图表也制作得非常精美,清晰地展示了模型的运行过程和结果,这对于我们这些非数学专业出身的学生来说,无疑是极大的帮助。特别是关于马尔可夫链的部分,作者通过对不同场景的模拟,生动地展现了其“无记忆性”的特点,让我彻底告别了之前对这个概念的模糊认识。而且,书中的习题设计也很有层次感,从基础的计算题到复杂的建模题,循序渐进,让人在解题的过程中不断巩固和深化对知识的理解。我特别喜欢其中的一些案例分析,例如如何利用泊松过程来预测客户服务中心的呼叫量,以及如何运用布朗运动来模拟资产价格的变化。这些分析不仅展示了随机过程的实际应用,更激发了我探索更多应用场景的兴趣。总而言之,这本书不仅仅是一本教科书,更像是一位循循善诱的老师,它让我看到了数学的魅力,也让我对未来的学习和研究充满了信心。我强烈推荐给所有对应用数学感兴趣的朋友们,相信你们一定会和我一样,在这本书中受益匪浅。

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这本书带给我的,是一种全新的学习体验。作者在编写《应用随机过程》时,显然是将“让读者学会应用”作为核心目标。书中对每个随机过程的介绍,都会紧密地结合一个或多个实际应用场景,并且详细阐述了如何将该随机过程的数学模型映射到实际问题中。例如,在讲解布朗运动时,作者不仅仅停留在其数学定义和性质上,而是深入分析了它在金融学中模拟股票价格波动、在物理学中描述粒子运动等方面的应用。他甚至还引导我们思考,在什么条件下,布朗运动模型是合适的,又在什么条件下需要对其进行修正。这种“理论与实践并重”的教学方式,让我对随机过程的应用有了更清晰的认识。我尤其欣赏书中对各种统计建模方法的介绍,比如如何利用历史数据来估计模型的参数,以及如何对模型的拟线性进行检验。这些内容对于我们这些希望将所学知识应用到实际工程问题中的学生来说,是非常宝贵的。书中的例题讲解非常详细,一步步带领我们完成整个建模和分析过程,这让我们能够更好地掌握方法,并且举一反三。总的来说,这本书不仅传授了知识,更培养了我们解决问题的能力。

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这本书对我来说,与其说是一本教材,不如说是一本“启智录”。作者以一种非常人性化的方式,将深奥的随机过程理论变得平易近人。我记得书中在介绍泊松过程的时候,并不是直接给出数学定义,而是从一个非常生活化的例子开始——商场里顾客的到达时间。作者通过详细的描述,让我们感受到随机到达的普遍性,然后才引出泊松过程的数学模型,并解释为什么泊松过程能很好地描述这类现象。这种循序渐进的讲解方式,极大地降低了理解门槛。而且,书中还穿插了大量关于随机过程在不同领域应用的介绍,比如通信系统中的信息传输、生物医学中的疾病传播模型、以及环境科学中的污染扩散模拟等等。这些丰富的应用案例,让我切实感受到随机过程理论的强大生命力,也拓宽了我对这个领域的认知。我尤其喜欢书中关于仿真方法的介绍,作者详细讲解了如何利用计算机模拟来研究复杂的随机过程,这对于我们这些没有太多理论基础的学生来说,是掌握随机过程应用的重要途径。这本书的语言风格非常亲切,没有太多生硬的术语,即使是复杂的数学公式,也都能在作者的解释下变得易于理解。总而言之,这是一本让我觉得“读得懂,用得上”的优秀教材。

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印刷清晰 包装精美 内容很适合本科生

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