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數值計算是什麽

數值計算是什麽:基本的四則運算。

數值計算指有效使用數字計算機求數學問題近似解的方法與過程,以及由相關理論構成的學科。

1、研究領域

從數學類型來分,數值運算的研究領域包括數值逼近、數值微分和數值積分、數值代數、最優化方法、常微分方程數值解法、積分方程數值解法、偏微分方程數值解法、計算幾何、計算概率統計等。

隨著計算機的廣泛應用和發展,許多計算領域的問題,如計算物理、計算力學、計算化學、計算經濟學等都可歸結為數值計算問題。

2、特征

數值計算的結果是離散的,並且壹定有誤差,這是數值計算方法區別與解析法的主要特征。註重計算的穩定性。控制誤差的增長勢頭,保證計算過程穩定是數值計算方法的核心任務之壹。

註重快捷的計算速度和高計算精度是數值計算的重要特征。註重構造性證明。數值計算主要是運用有限逼近的的思想來進行誤差運算。

數值計算的方法:

1、建立積分方程

根據變分原理或方程余量與權函數正交化原理,建立與微分方程初邊值問題等價的積分表達式,這是有限元法的出發點。

2、區域單元剖分

根據求解區域的形狀及實際問題的物理特點,將區域剖分為若幹相互連接、不重疊的單元。區域單元劃分是采用有限元方法的前期準備工作。

這部分工作量比較大,除了給計算單元和節點進行編號和確定相互之間的關系之外,還要表示節點的位置坐標,同時還需要列出自然邊界和本質邊界的節點序號和相應的邊界值。

3、確定單元基函數

根據單元中節點數目及對近似解精度的要求,選擇滿足壹定插值條件的插值函數作為單元基函數。有限元方法中的基函數是在單元中選取的,由於各單元具有規則的幾何形狀,在選取基函數時可遵循壹定的法則。

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