SPOC学校专有课程
数值分析-插值多项式微课程
分享
spContent=插值法是一种古老的数学方法,来源于生产实践,是在日常的学习生活和科学研究中普遍使用的方法。例如在现代机械工业中用计算机程序控制加工机械零件,根据设计可以给出零件外形曲线的某些型值点,加工为控制每步的走刀方向和步数,就要计算出零件外形曲线其它点的函数值,才能加工出外表光滑的零件;还有我们在称体重的时候若发现体重几表盘的指针在两个标记线之间时,我们很自然地在内心运用插值来估计重量;假如我们花了很大的时间和经济成本才得到几个点的计算数据,我们还需要进一步确定这些数据点之间的值时,所以我们很希望能根据这些给定的函数值来做一个既能反映它本身的特性又便于计算的简单函数,而这些问题就是插值要研究解决的问题。 面向对象:理工农医类的本科生二、三年级,系统学习过高等数学、线性代数。 主讲教师: 张来,扬州大学数学科学学院,教授,博士生导师 团队教师: 黄健飞副教授、王楠讲师 助 教: 钱广晶博士生
—— 课程团队
课程概述

1. 在生产实践和科学研究中,我们尝尝遇到函数的表达式有时候不能直接给出,而只能给出函数在若干点上的函数值或者导数值,或者函数表达式过去复杂,不便于使用。插值主要就是根据这些已知点的函数值研究函数的变化规律,构建一个能够反映被研究函数的特性,又便于计算的简单函数。

2. 该课程主要为要多项式插值,通过丰富的案例,系统阐述多项式插值的方法和原理。首先我们介绍插值的由来,数学定义,拉格朗日插值,牛顿插值,以及三个分段插值,包括分段线性插值、埃尔米特插值和样条插值。

3. 该课程包含7个微课视频,每个视频8-12分钟,每个视频针对一个知识点进行阐述,同时各个知识点之间又以一定的内在逻辑关系紧密相连。每个知识点后有5道习题(选择、填空题),便于学生快速理解所学习内容,同时,课程结束后设置了三套测试试卷(选择、填空题),便于学习检查对该课程的学习效果。同时课程还设置一道具有高度应用背景的案例题目:背景描述、数学建模、数值程序、结果展示等。

4. 通过这门微课程学习,学生不仅可以了解插值的相关理论知识,还可以清晰地掌握如何将插值应用与实践问题中。

5. 这门课程的特色是知识点对应的内容精炼、采用大单元思想构建整个主题教学设计、例题和习题丰富、针对性强,便于学生线上自学和反馈教学效果。此外,该课程的亮点是具有一个具有较强应用背景的应用案例,体现数学教学的从实际背景描述、数学问题提炼、数值计算编程、结算结果展示到实际问题反馈的一个闭环。


成绩要求

本课程的学习包含:完整地观看讲课视频及其他课程资源、完成每个知识点的随堂测试题,以及单元作业互评题、参与课程讨论、参加期末考试。课程学习成绩由三部分构成:

1)随堂测验:每个视频学习结束后有一次随堂测验,题型为单项选择题,填空题和判断题,每个知识点的测试题5道,每题2分。每人每周有3次机会可以尝试,有效成绩为三次提交的最高分数。所有随堂测验分数占课程成绩的40%

 (2)课程讨论:每个知识点讲解后,有一道讨论题,在规定时间提交学生自己的想法。课程讨论占课程成绩的10%.

 (3)期末考试:课程结束后,学生可以参加课程的最后考试,成绩占50%

 

 完成课程学习并考核合格(>=60)的可获得合格证书,成绩优秀(>=85)的可获得优秀证书。


课程大纲
预备知识

《高等数学》和《线性代数》


参考资料

1.《数值计算方法(第二版)》(教材),黄云清、舒适、陈艳萍、杨银、魏华祎,科学出版社,2022.

2.《数值分析(第三版)》(参考书),孙志忠、袁慰平、闻震初,东南大学出版社,2011. 

3.《数值分析(第五版)》(参考书),李庆扬、王能超、易大义,清华大学出版社,2008. 

4.《Numerical Analysis(9th Edition)》(参考书),R.L.Burden、J.D. Faires,Brooks Cole,2011. 

5.《Numerical Analysis》(参考书),凌智、蒋涛、黄健飞、张来,科学出版社,预计2023年底出版.