Числен анализ: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
м Система линейни уравнения| |
м подреждане |
||
Ред 5:
Повечето задачи от естествените науки инженерството и икономиката могат да бъдат определени и моделирани математически от численото им решение. Подобен вид задачи се описват с [[Обикновено диференциално уравнение|диференциални]] и [[интеграл]]ни [[уравнение|уравнения]] съставени от непрекъснати функции зависещи пространство-временния континуум на изследваната физическа среда. Числените методи осигуряват приблизителни решения на уравненията със задоволителна точност за инженерните и други предназначения.
Освен числените методи за решаване на системи линейни и нелинейни уравнения (важен клас са частните диференциални уравнения), '''численият анализ''' обхваща още интерполацията, апроксимацията, екстраполацията, численото диференциране и интегриране и апроксимацията при задачи със собствени стойности. ▼
== Методика ==
Числено решение се получава преминавайки през следните етапи:
Line 11 ⟶ 14:
'''Реализиране:''' намира се метод за решение на задачата. Съществуват много разработени числени методи, които могат да бъдат избрани. Търси се подходящ метод за конкретната задача във формата на компютърна програма или софтуерна система (продукт) или се разработва самостоятелно компютърна програма. При това при по-сложните и обемисти за изчисление задачи възникват допълнителни проблеми свързани с организиране на данните и визуализиране на полученото решение.
'''Валидиране:''' численото решение е свързано с редица изчислителни грешки свързани с различни приближения, на първо място изчислителните машини (компютърни системи) работят с числа с крайна точност (с ограничен брой позиции след десетичната точка). Поради тези причини валидността на модела, надеждността на програмата и стабилността на числения метод и податливостта към грешки трябва да се проверят. Когато след това се провеждат изчисления с конкретни числа, всяко изчисление трябва да се съпровожда с анализ на точността, което не винаги е възможно на практика.
== Подобласти ==
▲Освен числените методи за решаване на системи линейни и нелинейни уравнения (важен клас са частните диференциални уравнения), '''численият анализ''' обхваща още интерполацията, апроксимацията, екстраполацията, численото диференциране и интегриране и апроксимацията при задачи със собствени стойности.
=== Намиране на стойности на функции ===
{{раздел-мъниче}}
=== Интерполация, екстраполация и регресия ===
==Числени методи за решаване на частни диференциални уравнения==▼
{{раздел-мъниче}}
=== Решаване на алгебрични уравнения и системи ===
Голяма група задачи в инженерството и физиката са свързани с линейни (също и квазилинейни) частни диференциални уравнения (ЧДУ) от втори ред. Такива уравнения са елиптичното, параболичното и хиперболичното ЧДУ. За решението на уравненията е необходимо задаването на определени начални както и гранични стойности на променливите и затова задачите се наричат задачи с начални и задачи с гранични стойности. В зависимост от начина на задаване на граничните стойности се определят два типа задачи: задача на Дирихле и задача на Нойман. Основното предназначение на числените методи е да преобразуват диференциалните или интегрални уравнения в матрични уравнения. Най-популярните методи за решаване на споменатите задачи са методът с крайни елементи (МКЕ) и методът с крайни разлики (МКР). Двата метода се използват за намиране на приблизително решение на ЧДУ за всяка точка от дефинирана предварително пространствена област със зададени гранични условия. При някои задачи ЧДУ се свеждат до интегрални уравнения. Интегралните уравнения могат да бъдат спрямо обеми от пространствената област или спрямо гранични повърхнини. В последния случай за решение на задачата се използва метода с гранични елементи (МГЕ) както и метода със симулирани заряди. Стохастичният метод Монте Карло приспособен за пространствени области е също приложим за решаване на интегрални уравнения.▼
[[Система линейни уравнения|Система]] от ''m'' линейни уравнения с ''n'' неизвестни се записва като:
Line 46 ⟶ 50:
* [http://elearning-phys.uni-sofia.bg/fttme/Documents/TsvetanIF_M1_Lekcii7/lecture_7n.htm Лекция: Системи линейни уравнения]
=== Намиране на собствени и сингулярни стойности ===
{{раздел-мъниче}}
=== Оптимизация ===
{{раздел-мъниче}}
=== Числено интегриране ===
{{раздел-мъниче}}
=== Решаване на общи диференциални уравнения ===
{{раздел-мъниче}}
▲Голяма група задачи в инженерството и физиката са свързани с линейни (също и квазилинейни) частни диференциални уравнения (ЧДУ) от втори ред. Такива уравнения са елиптичното, параболичното и хиперболичното ЧДУ. За решението на уравненията е необходимо задаването на определени начални както и гранични стойности на променливите и затова задачите се наричат задачи с начални и задачи с гранични стойности. В зависимост от начина на задаване на граничните стойности се определят два типа задачи: задача на Дирихле и задача на Нойман. Основното предназначение на числените методи е да преобразуват диференциалните или интегрални уравнения в матрични уравнения. Най-популярните методи за решаване на споменатите задачи са методът с крайни елементи (МКЕ) и методът с крайни разлики (МКР). Двата метода се използват за намиране на приблизително решение на ЧДУ за всяка точка от дефинирана предварително пространствена област със зададени гранични условия. При някои задачи ЧДУ се свеждат до интегрални уравнения. Интегралните уравнения могат да бъдат спрямо обеми от пространствената област или спрямо гранични повърхнини. В последния случай за решение на задачата се използва метода с гранични елементи (МГЕ) както и метода със симулирани заряди. Стохастичният метод Монте Карло приспособен за пространствени области е също приложим за решаване на интегрални уравнения.
| |||