数值分析
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课程详情
课程评价
spContent=本课程讲述科学工程计算中常用的数值计算方法以及有关理论、应用,包括有误差传播与分析、函数插值、函数逼近、数值积分与数值微分、线性代数方程组的直接解法与迭代解法、非线性方程求根、矩阵特征值与特征向量计算、常微分方程初值问题数值解法。 该课程重视问题牵引下的知识讲述、重视计算思维的培养、重视计算与实践的融合、重视理论分析与计算实践的映照、重视算法的客观全面系统性评价,突显“数学上等价数值上不一定等效”这一冯康原理。 宏观上讲,该课程从数学体系中阐释分析问题代数化的手段、代数问题高效求解方法、结果的可靠性分析。
—— 课程团队
课程概述

        计算机是我们解决科学、工程、社会、经济、管理等领域复杂问题的基本工具,要用计算机解决或者辅助解决这些问题的第一步应该是问题的数学模型表述,这些模型通常是比较复杂的体系,可能是优化问题,包含有微分方程、积分方程、代数方程、非线性方程(组)、特征值问题等等。本门课程就是系统讲述如上各子类问题的(串行)数值计算方法及其相关理论,它们是解决复杂系统问题的基础、算法模块。

        具体地说,本课程讲述的知识点有:分析问题代数化基础(函数逼近及分析理论、数值积分与数值微分方法及误差估计)、数值优化问题涉及到的相关计算方法(非线性方程(组)的数值求解及可靠性理论)、复杂代数问题的高效可靠求解方法(求解线性代数方程组的直接法、迭代法,矩阵特征值、特征向量计算方法)、常微分方程初值问题的数值求解方法及理论分析。

        该课程的特点是综合性强,涉及到分析、代数以及计算,需要理论和实践充分结合、相互印证、相互启发。在讲述该课程的过程中,教学团队善于从不同的角度诠释理论结果,以问题的有效解决为主线讲述内容,对解决同意问题的不同算法能够系统、辩证的进行评价,为依据具体问题的需求而进行合理的选择算法、重构算法、设计算法提供保障和支撑。

授课目标

数值分析借助对一些数学基本问题的计算机近似求解方法及其相关理论知识的介绍,培养学生使用计算机解决实际问题的能力,特别是培养学生的计算思维,掌握最为基本的算法设计模式(迭代技巧、外推技巧、复化技巧、自适应技巧、校正思想、逼近思想、动态思想、松弛思想等),并能够针对具体问题选择或者设计有效算法、分析算法的性能(包括收敛性、稳定性、收敛速度、复杂度等),对计算结果有一定的判断分析能力,深刻认识到数学上等价的算法在数值上不一定等效这一观念


课程大纲
预备知识

数学分析,高等代数,计算机编程语言


证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

(主)教材:数值分析原理第二版聂玉峰,封建湖,车刚明,科学出版社,2022

辅助教材):数值分析(第五版),李庆扬,王能超,易大义,华中科技大学出版社,2018

教学参考书:Numerical MathematicsA. Quarteroni, R. Sacco, F. Saleri,科学出版社,2006 (辅助专业英文词汇的学习,知识的补充)

数值分析导教导学导考(第二版),封建湖,聂玉峰,王振海,西北工业大学出版社,2006  (辅助完成作业)