主题：【原创】金融定量分析的习题解答开源运动：序 -- 厚积薄发

【第十九章：积分变换的应用】

习题解答做了第1-4题。第5题偷懒没做；第6题不知该如何列方程。

关于这章我没有什么太多可说的。只是提供几本关于积分变换的参考资料。

1. U. Cherubini, G. D. Lunga, S. Mulinacci, and P. Rossi. Fourier Transform Methods in Finance.

2. B. Davies. Integral Transforms and Their Applications, 3rd edition.

3. L. Debnath and D. Bhatta. Integral Transforms and Their Applications, 2nd edition.

4. D. Duffy. Transform Methods for Solving Partial Differential Equations, 2nd edition.

5. A. Erdelyi. Tables of Integral Transforms, I, II.

6. A.Poularikas. Transforms and Applications Handbook, 3rd edition.

7. J. Schiff. The Laplace Transform: Theory and Applications.

谈几点看法。

第一、在没有Mathematica的年代，物理学家和工程师往往需要查这些手册表格来推演公式。即使现在有了Mathematica，有这些资料在案头做参考也是好的：兄弟我就曾经在工作中把Mathematica搞得神经崩溃了，后来靠了手动查资料才解决问题（ 有些怀念那段和特殊函数们同吃同睡的日子了）。

第二、无论理论上多么漂亮，实践中我们都需要用计算机来进行计算。所以我们不能只满足于推导一些closed-form的公式，而要确实解决问题。说白了，就是要给出一个数字作为结果，并给出误差估计。

在这方面，理论结合实际、实践检验真理的典范就是把我们学来的理论方法用到挣钱、卫星上天这种事情上去：数字不准或者误差估计不好，就是公司破产、个人破财、国家航天事业受损这样“影响极其恶劣，不杀不足以平民愤”的结果。

所以我在这里重点推荐 Fourier Transform Methods in Finance 和 Transform Methods for Solving Partial Differential Equations这两本书。前者浅显易懂，直接应用到了金融建模中。后者的作者 Dean Duffy博士毕业于麻省理工，曾长期为美国军方效力（美国海军学院、美国军事学院、美国空军），现在是美国航空航天局的工程师。他写的这本关于积分变换的书和另外一本关于格林函数的书（稍后会提），实用性和针对性都非常的强，解决的都是他自己和他的同事朋友们在工作中遇到的实际问题。他写书的一个特色就是提供“一条龙”的解决方案：不但有理论公式推导，更重要的是有数值计算的解决方案。

当然我们不能指望他在书中告诉我们他都工作过哪些具体问题，但是我希望国内的工程技术人员能够从中有所收益。

第三、以我浅薄的学问，是没有资格在这里谈论数学物理方法和特殊函数的 --- 专业不对口啊。而且老实说，中国大学里本科阶段教授的数学物理方法是非常简单的，不足以专门用来开帖讨论。但我终究还是冒昧地开贴了。无他，有恃无恐的是“钢多气少”，也就是资料丰富而已。

抗美援朝的时候，毛主席曾有“美国人钢多气少，中国人钢少气多”的评论。时代发展到今天，由于互联网和开放课程开源运动的兴起，中华民族正面临一个千载难逢的赶超机会。如果我的这个系列帖子能够把美国的“钢”源源本本地传递给国内的学子和科技人员，那我的一个主要目的就达到了。这大概就是历史对于我们这些尴尬地夹在时代的裂缝之间的过渡性人物的要求吧。

【第二十章：格林函数】

我对教材里的讲法不太满意，主要是太强调技巧，有些见“树”而不见“森林”的感觉。我所心仪的讲法是把格林函数作为微分算子的逆算子来看。然后从这个“高观点”出发，对各种寻找格林函数的技巧做一个统一处理。这种讲法的好处是可以把有限维线性空间、积分方程、泛函分析作为一个有机的整体，按照华罗庚先生“一条龙”的方式一气呵成地讲出来。尤其考虑到北大版的这本教材没有专门讲积分方程（复旦版则讲了）。

这种讲法的路线图是先从Roach 的 Green’s Functions 开始，从线性代数自然地过渡到积分方程，引出高观点。然后介绍上文提到过的Dean Duffy博士的Green’s Functions with Application，尤其强调具体的使用和数值方法。最后再介绍Dieudonne的History of Funtional Analysi，为以后泛函分析的学习打下坚实的基础（例如前面提过的Lax的 Functional Analysis，或者是Lebedev和Vorovich合著的Functional Analysis in Mechanics）。

我原打算把Roach书上的习题都解答一遍（都不难），然后再把吴崇试书里这一章的习题解答一遍，并在适当的地方给予“高观点”的评论。但遗憾的是，我一直没有时间精力完成此项工作，所以这一章的习题解答只好交白卷了。作为补偿，我上传了Duffy、Dieudonne、Lebedev & Vorovich的书，大家可以自己尝试一下，看这条路是否走得通。

【第二十一章：变分法初步】

这一章的内容其实比较庞杂，理论分析、数值解法都有一些。我学习时的主要参考书是 Gelfand 和 Fomin 合著的 Calculus of Variations。这大概是学术界公认的最好的变分法教材。比较突出的特点是叙述非常详细，读来有娓娓道来的感觉。同时覆盖面很广，短短200多页的篇幅，把变分法的来龙去脉解释得一清二楚。其中场论的章节对于物理系的同学们以后学习分析力学（汉密尔顿力学和拉格朗日力学）帮助很大。该书对于控制论的学习也不无裨益（参见Fleming 和 Rishel的著作 Deterministic and Stochastic Optimal Control。这本书很有名，但是我个人不推荐。）

Calculus of Variations这本书的作者之一Gelfand （中译名盖尔方德）是前苏联著名数学家，苏联数学学派的领袖人物，列宁奖和沃尔夫奖获得者，皇家学会会员，美国科学院外籍院士，“二十世纪最伟大的数学家之一”（纽约时报）。所以从这本书里学习变分法，不用担心投错了主公。事实上，如果让我来开一个一学期的变分法课程，我一定会选这本书，并且让学生们把章末的习题都做一遍。

回到吴崇试的《数学物理方法》。章末有6道习题，我只做了第1-3题。原因是去年冬天熬夜熬得太厉害，最终生病了，所以写完第3题的解答后就去度假休养了--赶在了BP漏油之前玩了西加勒比海，呵呵呵。

课本上最后一节讲了一点瑞利-里兹方法。我觉得篇幅太短，讲得不够透彻。所以从 Gelfand & Fomin的书上摘录了部分内容，做了一个小结。这是习题解答里的第21.2小节。同时也摘录了他们书上的3道习题，做了解答。

有意思的是，在我对其中一道习题给出解式，并试图用Matlab做一个数值试验的时候，Matlab报错了。原因是计算涉及的矩阵性质不太好，造成了算法的不稳定性。我正在写 Numerical Linear Algebra (by Trefethen and Bau)的习题解答。到时候大家可以试试看，用上数值线性代数的知识，我们是否能够设计出稳定强健的算法来。

我希望这个例子可以让同学们意识到，写出公式只是第一步，后面还有大量的工作需要做。做理论的千万不要觉得自己了不起翘尾巴，一定要和工程师以及一线的技术工人一起摸爬滚打，才能真正地把问题吃透解决掉。

【第二十二章：数学物理方程综述】

对于这部分内容，我建议大家查阅丁同仁李承治的著作《常微分方程教程》（高等教育出版社）最后两章的内容作为补充（首次积分、一阶偏微分方程）。

我在这章的习题解答里加了一个小结，对二阶线性偏微分方程做了一个总结。章末的习题也都做了，希望对大家有所帮助。

文末我加了一个附录，活学活用对数学金融里的 Black-Scholes 方程的推导及解答做了一个示范，希望对大家准备面试有所帮助。

××××××××××××××××××

基本上这就是我要谈论的了。我这一路下来，对吴崇试教授的这本教材提了不少批评意见，可能有读者对此有看法，或者对我个人，或者对这本书。我解释一下。

这本书是一本相当不错的教材，和国内外的同类教材相比较并不逊色。否则我也不会为它写了100多页的习题解答。由于篇幅所限，这本书作为本科生的入门教材没办法讲太多的东西，而我又带着“引出更多参考资料”的目的，所以批评起来难免刻薄，让人觉得这本教材写得太浅。

同时，我个人又带着学数学出身的偏见，哲学观方法观和物理科班出身的有所不同。例如我偏好用统一的“道”去统摄各种具体的“术”，这是典型的布尔巴基风格（我出身法国概率学派，所以这个毛病非常的明显）。

但这是后知后觉的“整理”，与现实中科研进展的曲折反复是不符合的。推而广之，用“高观点”整理过的东西，往往容易让人误以为历史的发展是线性的。实际上这是违背历史的本来面目的。

我借此场合再次重申一点：我自己学问不高，前面的若干见解几乎都是自己瞎琢磨。所以偏颇乃至错误是难免的。请大家用批判的态度阅读我的帖子。

接下来给上传资料写个总目录，并做点评论,尤其是关于数值方法的。随后结束“数学物理方法和特殊函数”这个主题。

（待续）