計算方法
計算方法:數值逼近、數值代數、微分方程數值解
一.數值逼近
lagrange插值逼近分段低次插值三次樣條插值;
簡單了解誤差
最小二乘擬合的思想和方法;
數值積分的思想:利用插值多項式替代函式進行近似的積分
梯形公式,辛普森公式,柯特斯公式;
復合梯形公式,復合辛普森公式,復合柯特斯公式;
二.數值代數
非線性方程求根:二分法,迭代法,牛頓迭代法;
線性方程組求解:gauss消去法、主元消去法,列主元消去法;
迭代法:jacobi迭代,gauss-seidel迭代;
三.微分方程數值解
常微分方程數值解:euler格式,runge-kutta方法
了解誤差的分析方法
偏微分方程數值解:橢圓方程(laplace,poisson方程)及拋物方程(熱傳導或擴散方程)的差分格式
四.誤差分析
(1)計算方法
一元函式 y=f(x)的公式;多元的公式(計算方法書);
四則運算的誤差
(2)差分法簡介,差分法的誤差;
(3)插值的誤差估計;
(4)二分法的誤差估計;
(5)國際數模競賽題目:掃雪問題,講解並提出街道長度減少誤差的證明:先影印放大後測量再縮小:
直接測量:a+e
放大五倍後測量:(5a+e)/5
其中e為測量誤差。
(6) 擬合誤差:均方誤差,標準差;
(7)統計型誤差:驗證;
五. 穩定性
(1) lypunov 穩定性定義
考慮用微分方程描述的一般非自治系統:
5-1)
這裡僅考慮(為開集)。在給定區域中連續,以保證(5-1)的解的整體存在性。不失一般性,我們只考慮(5-1)有平凡解,因為若(5-1)有不平凡解,令
則(5-1)式可化為
5-2)
顯然,(5-2)式有平凡解。
下邊我們考慮(5-2)式滿足初值條件
5-3)
的解。定義5.1. 稱方程(5-1)的平凡解是穩定的,若當時,對一切,有
5-4)
否則,稱(5-1)式的平凡解不穩定。
圖5.1 穩定性的幾何意義
穩定性的通俗理解:小擾動引起小誤差
(2)計算方法書中,高斯消元法的穩定性
(3)數值求解線性代數的條件數概念;
;由得;故;從而;又;從而
(4)微分方程數值解的穩定性
dy/dx=ry(r<0)
尤拉顯格式及隱格式的穩定性條件。
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