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顺着知识,继续探索

数值分析与科学计算

围绕误差与求根、逼近与数值积分、线性系统与微分方程计算理解概念与联系。先建立知识结构,视频讲解按审核情况逐步补充。

前置知识与跨科联系

  • 常微分方程

    常微分方程联系单个自变量的未知函数及其导数。

    视频讲解待补充

误差与求根

  • 浮点运算

    有限精度浮点运算存在舍入误差,且可表示范围有限。

    视频讲解待补充
  • 问题条件性

    条件性衡量问题精确解对输入数据扰动的敏感程度。

    视频讲解待补充
  • 数值稳定性

    数值稳定算法控制舍入及数据误差的额外放大,须与问题条件性区别。

    视频讲解待补充
  • 二分法

    连续函数在区间两端异号时可用反复二分夹逼根。

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  • 牛顿法

    牛顿法用切线构造求根迭代,收敛依赖初值及局部条件。

    视频讲解待补充

逼近与数值积分

  • 多项式插值

    互异节点及对应值确定唯一的适当次数插值多项式。

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  • 样条

    样条以满足连接光滑性要求的分段多项式逼近数据或曲线。

    视频讲解待补充
  • 数值求积

    数值求积以加权函数采样逼近定积分,误差依赖光滑性及采样规则。

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  • 有限差分

    有限差分用邻近采样差逼近导数,须平衡截断和舍入误差。

    视频讲解待补充

线性系统与微分方程计算

  • LU 分解

    在适当选主元条件下,三角因子使线性方程组可通过代入求解。

    视频讲解待补充
  • 线性方程组迭代法

    迭代法反复改进大型线性方程组近似解,须满足收敛条件。

    视频讲解待补充
  • 欧拉数值法

    欧拉法用当前导数和步长推进微分方程近似解。

    视频讲解待补充
  • 龙格—库塔法

    龙格—库塔法在每步多次评估导数以提高近似精度。

    视频讲解待补充
  • 刚性方程

    不同衰减尺度可迫使显式方法使用极小步长以保持稳定。

    视频讲解待补充

课程范围参考