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数值分析

数学常识中数值分析法有哪些特点?大学的数值分析是啥 怎么用的 谁会吗 解释下

admin admin 发表于2022-09-06 10:29:57 浏览108 评论0

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本文目录

数学常识中数值分析法有哪些特点


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数值分析法的特点包括准确性(数值应该尽量近似准确)、稳健性(算法应该能够解决很多问题,并且当结果不准确时应该是与使用者有关)和速度(计算的速度越快,方法就越好)。计算方法本身所介绍的是一些适合于计算机上使用的数值分析方法,这些方法的基础是数学分析,代数,微分方程等数学理论,根据我校学生比较注重基础理论这一特点,——《数值分析方法》在介绍方法的同时,尽可能地阐述清楚方法的数学理论根据,并对方法的有关绪论做出严格而简洁的证明。 数值分析中的各种方法具有相对的独立性,但作为一门课程,我们尽力把它编写成具有较好连贯性及较为完整的教材。

矩阵的奇异值是一个数学意义上的概念,一般是由奇异值分解(Singular Value Decomposition,简称SVD分解)得到。如果要问奇异值表示什么物理意义,那么就必须考虑在不同的实际工程应用中奇异值所对应的含义。下面先尽量避开严格的数学符号推导,直观的从一张图片出发,让我们来看看奇异值代表什么意义。

数值分析(numerical analysis)是研究分析用计算机求解数学计算问题的数值计算方法及其理论的学科,是数学的一个分支,它以数字计算机求解数学问题的理论和方法为研究对象,为计算数学的主体部分。计算太空船的轨迹需要求出常微分方程的数值解。数值天气预报中会用到许多先进的数值分析方法。-数值分析

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大学的数值分析是啥 怎么用的 谁会吗 解释下


早在三十年前, 计算数学的先驱之一 L. N. Trefethen 就给出了数值分析的定义:

Numerical analysis is the study of algorithms for the problems of continuous problems.—- Lloyd N. Trefethen, Cornell University-数值分析

翻译过来就是: 数值分析是研究连续问题的算法的科学. 其中, 最主要的概念就是算法和连续问题. 首先, 连续问题是从物理或者其它学科中抽象出来的复杂模型问题, 一般是无穷维问题且几乎无法找到解析解. 这些棘手的连续问题就自然成为数值分析的目标对象. 其次, 求解连续问题的算法的设计和分析是数值分析的核心内容, 它们的目的是将连续的无穷维的问题离散化, 得到一个离散的有限维的可解问题, 进而得到近似解. 如果没有数值分析, 现代科学与工程应用研究将很快陷入停滞.-数值分析

数值分析, 就课程来说, 是研究解决一些数学问题的数值算法的学科, 包括算法分析, 实现, 精度及稳定性等内容; 本科阶段学习的数值分析课程主要内容有: 插值法和函数逼近理论, 数值积分和数值微分, 解线性方程组的直接方法和矩阵迭代法, 逼近特征值, 非线性方程(组)求根, 常微分方程的数值解法等. 还有的教材会介绍求解偏微分方程的差分和有限元方法, 当然几乎每一块内容都可以单独拉出来写本书, 数值分析的标准教材中都会覆盖这些基本内容, 掌握这些基本内容也就打好基础了, 以后学习数值分析的其它进阶课程就容易入门了. 这门课程要求的基础课程不多, 一般来说, 具备数学分析(高等数学)及高等代数(线性代数)的基本内容就可以了, 当然还要熟悉至少一门计算机语言.-数值分析

更多的介绍可以参考文章: 数值分析.


数值分析有什么作用 数学中的数值分析的详细作用在哪些方面请举例一下 谢谢


数值分析也叫计算方法,因为有些方程是没有解析解就是数学表达式,或者工程上并不关心抽象的表示而是更关心数值结果,加上现在的计算机能力的提升,所以怎么在计算机里解决问题就变为矩阵计算问题。要算得快,算得准,还要节省存储空间。而其他问题要怎么离散变为矩阵也是要研究的问题。所以大部分问题是围绕矩阵方程求解来展开的。
数值计算在数学上对理论的猜测也有指导作用。这个我也不太了解。比如,矩阵的谱半径和什么范数的关系,直接分析有点难猜,算出来就可以比一比啦。
在工程上可以说没有能脱离数值分析的。比如快速傅里叶变换就是频谱分析常用的;而现在医学影像学的CT,PET,MRI的影像增强等图像处理PDE方法就要用离散方法化为矩阵问题求解;我帮忙做过生化的实验分析:半透膜的浓度分析,就是一滴药在什么时刻什么位置的弄度是多少,其实就是热传导方程的数值解。现在的天气预报怎么得到的,数值分析啊,想把预报准些,把离散的网格分的细些,那样就要算得更快存储更大的计算机,国家为什么造超级计算机?不是用来玩星际2,wc3,wow的,那些只是娱乐功能而已。当然了这个什么导弹,飞机,要算每个点的受力怎么办,风洞实验不是哪都有的,所以算就更方便。中国数值也不错。至少可以吹吹有限元,这个在模态分析中好像有用,我见过用它去研究米国的f16的。其他的我就不清楚了。
如果是学数学的,就要加具体应用背景,数值分析虽说有用但是编程能力也是要跟上的。如果是其他专业的,这个就是工程软件的里面那些事,现在学会了,可以省点钱,还能针对自己具体的问题自己编,而不是要套模板,那些条件可以使变的。
-数值分析

数值分析是什么


在数值运算中,①若为加减运算,应以小数点后位数最少的数据为准,其他数据均修约到这一位,计算结果也应修约到这一位(因为在加减运算中,运算结果的绝对误差是按数据绝对误差的代数和传递的,由于小数点后位数最少的那个数据的绝对误差最大);②若为乘除运算,则应以有效数字位数最少的数据为准,其他数据的位数均修约到与该数据相同的位数,计算结果的位数也应修约到与该数据相同的位数(因为在乘除运算中,运算结果的相对误差是按数据相对误差的代数和传递的,由于有效数字位数最少的那个数据的相对误差最大)。
-数值分析

数值分析对学计算机有什么用途


数值分析里,有很多关于迭代的介绍,而计算机编程,对于迭代运用有着一定的要求,所以,数值分析学好以后,更方便学习计算机编程。

数值分析是是研究分析用计算机求解数学计算问题的数值计算方法及其理论的学科。以数字计算机求解数学问题的理论和方法为研究对象,为计算数学的主体部分。

扩展资料:

数值分析的研究领域:

函数求值

数值分析中最简单的问题就是求出函数在某一特定数值下的值。最直觉的方法是将数值代入函数中计算,不过有时此方式的效率不佳。像针对多项式函数的求值,较有效率的方式是秦九韶算法,可以减少乘法及加法的次数。若是使用浮点数,很重要的是是估计及控制舍入误差。-数值分析

求解方程

求根算法是要解一非线性方程,其名称是因为函数的根就是使其值为零的点。若函数本身可微且其导数是已知的,可以用牛顿法求解,其他的方法包括二分法、割线法等。线性化则是另一种求解非线性方程的方法。

求解特征值

许多重要的问题可以用奇异值分解或特征分解来表示。例如有些图像压缩算法就是以奇异值分解为基础。统计学中对应的工具称为主成分分析。

最优化

最优化问题的目的是要找到使特定目标函数有最大值(或最小值)的点,一般而言这个点需符合一些约束。

依目标函数及约束条件的不同,最佳化又可以再细分:例如线性规划处理目标函数及约束条件均为线性的情形,常用单纯形法来求解。若目标函数及约束条件其中有一项为非线性,就是非线性规划的范围。

有约束条件的问题可以利用拉格朗日乘数转换为没有约束条件的问题。

积分计算

数值积分的目的是在求一定积分的值。一般常用牛顿-寇次公式,包括辛普森积分法、高斯求积等。上述方式是利用分治法来处理积分问题,也就是将大范围的积分切割成许多小范围的积分,再进行计算。


什么是数值分析数值分析具有哪四个特点


概括:研究分析用计算机求解数学计算问题的数值计算方法及其理论的学科,计算数学的主体部分。
数值分析(numerical analysis),是数学的一个分支,以数字计算机求解数学问题的理论和方法为研究对象。
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-数值分析

数值分析的内容简介


《数值分析(高校教材)》系统地阐述了数值分析的基本知识,介绍了各种数值计算方法,全书共分十三章。第一章介绍数值计算的基本概念和误差分析的知识;第二章介绍非线性方程的数值解法,包括二分法、迭代法、牛顿法和弦截法;第三章介绍函数插值,包括拉格朗日插值和牛顿插值;第四章介绍数值微分及理查森外推法;第五章介绍数值积分,包括梯形法、龙贝格算法和辛普生法;第六章介绍线性方程组的求解,包括高斯消去法、解三对角线方程组的追赶法、LU分解法、雅可比迭代法、赛德尔迭代法及松弛法;第七章介绍非线性方程组的求解,包括雅可比迭代法、赛德尔迭代法、松弛法及牛顿一拉夫森法;第八章介绍样条函数在插值及数值微分中的应用;第九章介绍回归分析方法,包括一元线性回归、多元线性回归及多项式拟合;第十章介绍常微分方程的数值解,包括求解初值问题的欧拉法、四阶龙格一库塔法和求解边值问题的打靶法、有限差分法;第十一章介绍三种典型偏微分方程的数值解法,包括求解抛物型方程的显式差分、隐式差分和克拉克一尼科尔森六点格式及求解双曲型方程、椭圆型方程的有限差分法;第十二章介绍最优化方法,包括单变量函数优化的黄金分割法、插值法、无约束多变量函数优化的单纯形法和有约束优化的BOX复合形法;第十三章介绍Monte Carlo模拟的应用,包括在数值积分、数学建模、高分子科学研究中的应用。-数值分析


数值分析这门课对考研重要吗


数值分析对考研用处不大,但绝对是一门有用的课,对编程很有用。计算量过于庞大是因为这些都是计算机做的事情,计算机解方程组,就是用迭代一步一步做的。数值分析中把连续的问题离散化的思想很好。如果你只想考研,然后混文凭找工作的话,数值分析没什么用,如果你想深入研究计算机数值分析还是很有用的。
-数值分析

数值分析的由来


数百年前,人类已经将数学应用在建筑、战争、会计,以及许多领域之上,最早的数学大约是西元前1800年巴比伦人泥板(Babylonian tablet )上的计算式子。例如所谓的勾股数(毕氏三元数),(3, 4, 5),是直角三角形的三边长比,在巴比伦泥板上已经发现了开根号的近似值。
数值分析在传统上一直不断的在改进,因为像巴比伦人的近似值,至今仍然是近似值,即使用电脑计算也找不到最精确的值.
运用数值分析解决问题的过程:实际问题→数学模型→数值计算方法→程序设计→上机计算求出结果-数值分析


什么叫数值分析


早在三十年前, 计算数学的先驱之一 L. N. Trefethen 就给出了数值分析的定义:

Numerical analysis is the study of algorithms for the problems of continuous problems.—- Lloyd N. Trefethen, Cornell University-数值分析

翻译过来就是:
数值分析是研究连续问题的算法的科学. 其中, 最主要的概念就是算法和连续问题. 首先, 连续问题是从物理或者其它学科中抽象出来的复杂模型问题, 一般是无穷维问题且几乎无法找到解析解. 这些棘手的连续问题就自然成为数值分析的目标对象. -数值分析

其次, 求解连续问题的算法的设计和分析是数值分析的核心内容, 它们的目的是将连续的无穷维的问题离散化, 得到一个离散的有限维的可解问题, 进而得到近似解. 如果没有数值分析, 现代科学与工程应用研究将很快陷入停滞.-数值分析

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