数值分析 2022-2023学年秋季
数值分析 2022-2023学年秋季
1000+ 人选课
更新日期:2025/05/11
开课平台学银在线
开课高校太原理工大学
开课教师李明孙高峰刘晓艳牛瑞萍岳俊宏
学科专业理学数学类
开课时间2023/08/25 - 2024/01/31
课程周期23 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

课程内容:

    课程研究对象为微积分、线性代数、微分方程中的数学问题,包括三方面的内容:数值代数、数值逼近、微分方程的数值解。

1.数值代数主要讲解:线性方程组的数值方法(直接方法和迭代法);矩阵的LU及其相关分解;矩阵的特征值、特征向量的数值方法(主要是幂法和反幂法)。

2.数值逼近主要讲解:代数插值中的Lagrange插值公式及Newton插值公式;非线性方程的数值法;离散数据拟合的最小二乘法;数值积分复化的梯形求积公式和复化的simpson求积公式、Gauss型求积公式;数值微分;

3.微分方程的数值方法主要讲解一阶常微分方程初值问题的数值方法,包括欧拉法、后退欧拉法、梯形法、以及Ronge-kutta法、方法的局部截断误差和总体截断误差。

学习建议:

学习中,要注意掌握数值方法的基本原理和思想,要注意方法处理的技巧及其与计算机结合,要重视误差分析、收敛性、稳定性的基本原理。


课程大纲

绪论

  • 1.1 计算方法的研究对象和特点
  • 1.2 误差的来源、浮点数
  • 1.3 误差的概念、有效数
  • 1.4 误差的传播
  • 1.5 数值算法应注意事项
  • 1.6 重点、难点指导
  • 1.7 作业习题

方程求根

  • 2.1 二分法
  • 2.2 迭代法思想
  • 2.3 迭代法收敛条件、收敛速度
  • 2.4 牛顿法、割线法基本思想和几何意义
  • 2.5 牛顿法、割线法的收敛性及收敛速度
  • 2.6 重点、难点指导
  • 2.7 作业习题

线性方程组的数值方法

  • 3.1 高斯消元法
  • 3.2 矩阵分解(1)
  • 3.3 矩阵分解(2)
  • 3.4 向量和矩阵的范数
  • 3.5 迭代法求解线性方程组
  • 3.6 雅克比、高斯-赛德尔迭代法
  • 3.7 误差分析
  • 3.8 重点、难点指导
  • 3.9 作业习题

矩阵的特征值与特征向量

  • 4.1 特征值与特征向量
  • 4.2 幂法
  • 4.3 反幂法
  • 4.4 重点、难点指导
  • 4.5 作业习题

代数插值

  • 5.1 代数插值定义
  • 5.2 拉格朗日插值
  • 5.3 牛顿插值多项式
  • 5.4 埃尔米特插值
  • 5.5 分段低次插值
  • 5.6 重点、难点指导
  • 5.7 作业习题

数据拟合

  • 6.1 最小二乘和多项式拟合
  • 6.2 超定方程组的最小二乘解
  • 6.3 线性拟合
  • 6.4 非线性拟合
  • 6.5 重点、难点指导
  • 6.6 作业习题

数值积分与数值微分

  • 7.1 数值积分
  • 7.2 牛顿-科茨公式
  • 7.3 复化求积公式
  • 7.4 高斯公式
  • 7.5 数值微分
  • 7.6 重点、难点指导

常微分方程数值解法

  • 8.1 引言
  • 8.2 欧拉法
  • 8.3 梯形法、预估-校正法
  • 8.4 龙格-库塔法
  • 8.5 重点、难点指导
  • 8.6 作业习题
  • 8.7 1-8章作业习题解析

模拟试题

  • 9.1 模拟试题1
  • 9.2 模拟试题2
  • 9.3 模拟试题3

17-20年期末试卷

  • 10.1 17年期末试卷
  • 10.2 18年期末试卷
  • 10.3 19年期末试卷
  • 10.4 20年期末试卷