内容简介
Many nonlinear analysis problems have their roots in geometry,astronomy,fluid and elastic mechanics,physics,chemistry,biology,control theory,image processing and economics. The theories and methods in nonlinear analysis stem from many areas of mathematics: Ordinary drfferential equations,partial differential equations,the calculus of variations,dynamical systems,differential geometry,Lie groups,algebraic topology,linear and nonlinear functional analysis,measure theory,harmonic analysis,convex analysis,game theory,optimization theory,etc. Amidst solving these problems,many branches are intertwined,thereby advancing each other.
The book is the result of many years of revision of the author's lecture notes. Some of the more involved sections were originally used in seminars as introductory parts of some new subjects. However,due to their importance,the materials have been reorganized and supplemented,so that they may be more valuable to the readers.
内页插图
目录
1 Linearization
1.1 Differential Calculus in Banach Spaces
1.1.1 Frechet Derivatives and Gateaux Derivatives
1.1.2 Nemytscki Operator
1.1.3 High-Order Derivatives
1.2 Implicit Function Theorem and Continuity Method
1.2.1 Inverse Function Theorem
1.2.2 Applications
1.2.3 Continuity Method
1.3 Lyapunov-Schmidt Reduction and Bifurcation
1.3.1 Bifurcation
1.3.2 Lyapunov-Schmidt Reduction
1.3.3 A Perturbation Problem
1.3.4 Gluing
1.3.5 Transversality
1.4 Hard Implicit Function Theorem
1.4.1 The Small Divisor Problem
1.4.2 Nash-Moser Iteration
2 Fixed-Point Theorems
2.1 Order Method
2.2 Convex Function and Its Subdifferentials
2.2.1 Convex Functions
2.2.2 Subdifferentials
2.3 Convexity and Compactness
2.4 Nonexpansive Maps
2.5 Monotone Mappings
2.6 Maximal Monotone Mapping
3 Degree Theory and Applications
3.1 The Notion of Topological Degree
3.2 Fundamental Properties and Calculations of Brouwer Degrees
3.3 Applications of Brouwer Degree
3.3.1 Brouwer Fixed-Point Theorem
3.3.2 The Borsuk-Ulam Theorem and Its Consequences
3.3.3 Degrees for Sl Equivariant Mappings
3.3.4 Intersection
3.4 Leray-Schauder Degrees
3.5 The Global Bifurcation
3.6 Applications
3.6.1 Degree Theory on Closed Convex Sets ,
3.6.2 Positive Solutions and the Scaling Method
3.6.3 Krein-Rutman Theory for Positive Linear Operators
3.6.4 Multiple Solutions
3.6.5 A Free Boundary Problem
3.6.6 Bridging
3.7 Extensions
3.7.1 Set-Valued Mappings
3.7.2 Strict Set Contraction Mappings and Condensing Mappings
3.7.3 Fredholm Mappings
4 Minimization Methods
4.1 Variational Principles
4.1.1 Constraint Problems
4.1.2 Euler-Lagrange Equation
4.1.3 Dual Variational Principle
4.2 Direct Method
4.2.1 Fundamental Principle
4.2.2 Examples
4.2.3 The Prescribing Gaussian Curvature Problem and the Schwarz Symmetric Rearrangement
4.3 Quasi-Convexity
4.3.1 Weak Continuity and Quasi-Convexity
4.3.2 Morrey Theorem
4.3.3 Nonlinear Elasticity
4.4 Relaxation and Young Measure
4.4.1 Relaxations
4.4.2 Young Measure
4.5 Other Function Spaces
4.5.1 BV Space
4.5.2 Hardy Space and BMO Space
4.5.3 Compensation Compactness
4.5.4 Applications to the Calculus of Variations
……
5 Topological and Variational Methods
Notes
References
前言/序言
好的,这是一本涵盖经典数学主题,但与“经典数学丛书(影印版):非线性分析方法 [Methods in Nonlinear Analysis]”内容完全不相关的图书简介。 --- 图书名称:代数拓扑基础与现代应用 ISBN: 978-7-5600-XXXX-X 作者: 张宏 / 王丽萍 出版社: 科学出版社 出版日期: 2024年5月 --- 内容简介 《代数拓扑基础与现代应用》是一部旨在系统梳理代数拓扑核心概念,并深入探讨其在现代数学与其他交叉学科中最新进展的权威性教材与参考书。本书并非聚焦于微分几何或泛函分析中的非线性方程求解,而是将读者的视野引向了研究空间形变、连通性与结构属性的代数工具。 本书的结构设计兼顾了理论的严谨性与教学的有效性。内容涵盖了从基础的拓扑空间概念,到复杂的同调与上同调理论,再到代数拓扑在几何、组合学及理论物理学中的前沿应用。 第一部分:基础与预备知识 本部分首先回顾了点集拓扑学的基本概念,为后续代数工具的引入奠定坚实的分析基础。我们详细阐述了拓扑空间的定义、连续映射、紧致性、连通性等核心概念。随后,重点引入了代数拓扑的核心桥梁——基本群(Fundamental Group)。通过对路径、环、同伦的概念进行细致的定义与讨论,读者将学习如何利用基本群来区分不同的拓扑空间,特别是对于圆周、球面等经典空间的代数不变量的计算。我们利用覆盖空间理论,深入剖析了不动点定理在计算中的应用,并给出了关于可计算性的初步讨论。 第二部分:同调论的构建与计算 这是全书理论构建最为密集的章节。本书系统地介绍了链复形(Chain Complexes)的概念,这是连接几何对象与代数结构的关键。我们从单纯同调(Simplicial Homology)入手,通过对单纯剖分、链群、边界算子和循环群的构造,导出了同调群的正式定义。 随后,我们将理论推广至更一般的拓扑空间,详细讲解了奇异同调(Singular Homology)的构建过程,包括奇异单纯形、链复形、以及通过公理化方法确立其基本性质(如豪莫托皮不变性、维耶托里斯-塞弗特序列)。本书特别强调了Mayer-Vietoris 序列的推导与应用,这是一个强大的工具,用于分解复杂空间的同调群。通过大量的实例,如球面、环面、楔和复合体的同调计算,读者将能够熟练掌握该理论的计算技巧。 第三部分:高级理论与结构 在掌握了基础同调理论后,本书转向了更具内在结构性的理论——上同调(Cohomology)。我们详细介绍了上同调群的定义,并重点阐述了通用系数定理(Universal Coefficient Theorem),该定理揭示了同调与上同调之间的深刻联系,是连接边界算子与上边界算子的桥梁。 本书深入探讨了上同调环(Cohomology Ring)结构,特别是通过Künneth 公式和上积(Cup Product)来构造和研究拓扑空间的乘法结构。对德拉姆上同调(De Rham Cohomology)的介绍,虽然是作为对微分几何中经典方法的补充说明,但其强大的理论地位使其成为不可或缺的一部分,展示了代数拓扑如何与微分结构相交融。 第四部分:代数拓扑的现代应用 本部分着眼于代数拓扑在当代科学研究中的前沿应用,与传统分析方法截然不同: 1. 数据分析与拓扑数据分析(TDA): 我们详细介绍了持续同调(Persistent Homology)的原理,展示了如何利用这些代数不变量来量化高维数据集中“洞”和“环”的特征,这在材料科学、图像处理和生物信息学中具有革命性的意义。 2. 几何群论: 探讨了如何在图和复合体上应用代数拓扑工具来研究群的结构,特别是关于群作用的拓扑解释。 3. 拓扑量子场论(TQFT)的初步概念: 虽然不深入到规范场论的复杂性,但本书概述了TQFT的基本思想,即如何通过低维拓扑不变量来描述物理系统的性质,特别是在二维和三维空间中的具体例子。 本书特色: 聚焦结构不变量: 与侧重于局部性质和解的分析方法不同,本书的核心在于如何利用代数工具提取全局、拓扑性质的不变量。 丰富的几何直觉培养: 理论推导后紧跟直观的几何解释,帮助读者建立坚实的空间想象力。 现代应用导向: 确保读者不仅掌握经典理论,更能将其应用于当前数据科学和理论物理等热门领域。 适用读者: 本书适合于数学系高年级本科生、研究生以及从事理论物理、计算机科学(数据分析方向)的科研人员和工程师作为深入学习代数拓扑学的专业教材或参考资料。它要求读者具备扎实的群论、环论和基础分析(点集拓扑)知识。 ---