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微分方程数值解
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spContent=数学可以跟物理、化学、生物、医学、材料科学、经济学以及大数据机器学习等学科紧密相连,密不可分。其中表现最突出的就是由实际问题抽象出来的各种各样的偏微分方程(组)的数学模型,通过研究这些数学模型,可以解决科学与工程中的关键核心问题,冲破技术瓶颈,促进各学科的发展。若想对模型问题进行本质的科学研究,最有效的方法是采取数值模拟,进行科学计算。合理的数值模拟在数学模型的研究中起到了举足轻重的作用,发挥了科学计算在理论和应用之间的纽带作用,更是精细研究自然现象的重要支撑和保障。我们这门课程--《微分方程数值解法》就是建立这个桥梁最有力的工具。
—— 课程团队
课程概述

《微分方程数值解》是信息与计算科学专业学生学习的一门重要专业核心课程,它在科学计算和工程技术领域也有着非常广泛的应用。本课程主要介绍微分方程数值解的基本概念、基本理论和基础算法,为今后进一步学习数值分析和科学计算获得必要的基础理论知识。

这门课程分为理论教学和课程实践,理论教学主要内容包括两个部分:第一部分介绍常微分方程的单步法和多步法,以及刚性常微分方程组的数值解,数值方法的相容性、稳定性和误差估计。第二部分介绍偏微分方程:椭圆型、抛物型和双曲型方程的基本数值离散方法,包括一维问题和二维问题的有限差分格式以及有限元方法。课程实践以计算机辅助进行,解决简单的数学模型以及复杂的实际物理问题,采用案例教学方法,突出自主学习和自主实践,激发学生的学习主动性,唤醒学生学习的热情。



授课目标

通过此门课程系统的学习,培养计算数学专业学生的抽象思维能力、逻辑推理能力、科学计算能力。使得学生了解数学的作用和解决实际问题的强大生命力。本课程注重培养学生的科学计算能力和解决实际问题的能力,培养学生从事科学研究的数学素养,为同学们未来的科学研究打下坚实的基础!

成绩要求

课程总评成绩构成:合作小组学习(20%)、课程报告(40%)和课程论文(40%)

课程大纲
预备知识

数学分析、高等代数、常微分方程、数学物理方法、计算方法

参考资料

James F Epperson

An introduction to numerical methods and   analysis

Wiley

E Suli

Numerical solution of ordinary differential   equations