Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://foroff.phys.msu.ru/phys/programs/nummeth.htm
Дата изменения: Sun Jul 6 05:18:49 2008 Дата индексирования: Mon Oct 1 21:47:50 2012 Кодировка: koi8-r |
Рабочая программа курса
по направлению 511500 - радиофизика
Лекции - 36 часов
1. Введение. Натурный и вычислительный эксперимент в радиофизике и электронике. Особенности постановки задач и этапы их решения. Взаимосвязь математического моделирования, автоматизации научных исследований и проектирования. Алгоритмы как форма и средство представления результатов научных исследований. Методы вычислений и программирование. Использование стандартного математического обеспечения в вычислительном эксперименте. - 1 час
2. Решение трансцендентных уравнений и систем. Задачи, приводящие к трансцендентным уравнениям. Отделение и уточнение корней. Итерационные методы. Порядок сходимости. Оценки погрешностей решения. Графический метод. Метод дихотомии. Метод хорд. Метод простых итераций. Процесс Эйткена. Метод Ньютона. Метод секущих. Метод парабол. "Разболтка" счета в окрестности корня. Решение уравнений и систем в комплексной области параметров. Применение методов в задачах теории колебаний и электродинамики СВЧ. - 5 часов.
3. Задачи линейной алгебры. Алгоритм Гаусса с выбором главного элемента для решения систем линейных алгебраических уравнений и вычисления определителей. . Метод простых итераций и метод Зейделя. Анализ радиотехнических цепей и разработка систем автоматизированного проектирования с применением алгоритмов линейной алгебры. Обращение матриц. Решение полной проблемы собственных значений. Прямые методы решения задач электродинамики. - 5 часов
4. Аппроксимация функциональных зависимостей. Интерполяция. Обработка экспериментальных данных. Лагранжева интерполяция. Экстраполяция. Полиномиальная интерполяция. Единственность интерполяционного полинома. Интерполяционные полиномы: канонический, Лагранжа и Ньютона. Разделенные разности. Схема Горнера. Априорная и апостериорная оценки погрешностей интерполяции. Применения интерполяции: обработка экспериментальных данных, построение эмпирических зависимостей, аппроксимация функциональных зависимостей и характеристик электронных приборов, субтабулирование, контроль таблиц, дифференцирование и интегрирование, решение дифференциальных и трансцендентных уравнений. Обратная интерполяция и ее применение. Сходимость итнтерполяционных процессов. Явление волнистости. Нелинейная интерполяция. Метод выравнивания и его применение при обработке экспериментальных данных. Метод наименьших квадратов(МНК). Приближение функций отрезком обобщенного ряда Фурье. Приближение функций по Чебышеву. Ортогональные полиномы непрерывной и дискретной переменной. Сплайны: теория и применения в науке и технике. Граничные условия при построении сплайнов. Метод прогонки для вычисления коэффициентов сплайнов. - 6 часов
5. Численное дифференцирование. Производные и разделенные разности. Формулы для производных в равноотстоящих узлах. Погрешность численного дифференцирования. Вычисление производных с помощью программ интерполяции и аппроксимации МНК. - 1 час
6. Численное интегрирование. Алгоритмы и формулы Ньютона-Котеса. Методы прямоугольников, трапеций, Симпсона. Априорные и апостериорные оценки погрешностей интегрирования. Формулы Рунге-Ромберга и Эйткена. Методы наивысшей алгебраической точности. Вычисление несобственных интегралов. Вычисление кратных интегралов: метод последовательного интегрирования, метод ячеек, методы Монте-Карло. - 5 часов.
7. Задачи для обыкновенных дифференциальных равнений (ОДУ). Типы задач. Математические модели физических процессов, приводящие к ОДУ. Задача Коши. Метод рядов Тейлора. Явные и неявные методы Эйлера. Устойчивость интегрирования ОДУ. Жесткие уравнения. Методы Рунге-Кутты второго и четвертого порядков. Схема Бутчера для алгоритмов Рунге-Кутты. Вложенные схемы Дормана-Принса. Методы прогноза и коррекции. Многоточечные методы. Погрешность решений. Расчет переходных процессов в нелинейных и параметрических цепях. Краевые задачи: методы стрельбы и конечных разностей. Задачи на собственные значения. Особенности формулировки и решения электродинамических задач. - 4 часа
8. Дифференциальные уравнения в частных производных. Метод конечных разностей для уравнений Лапласа и Пуассона. Метод крупных частиц. Моделирование полупроводниковых приборов. Методы Галеркина-Ритца. Методы конечных элементов для двумерных задач. Методы граничных элементов. - 4 часа
9. Задачи оптимизации. Одномерная оптимизация. Методы Фибоначчи, золотого сечения и дихотомии. Оптимизация многомерных функций. Методы координатного и градиентного спусков. Наискорейший спуск. Оптимизация овражных функций. Решение систем нелинейных уравнений с помощью методов оптимизации. - 2 часа
10. Интегральные уравнения. Корректность постановки задач. Типы уравнений. Разностный метод. Метод последовательных приближений. Метод моментов. Особенности решения некорректных задач. - 2 часа
11. Перспективы применения методов вычислительной математики в радиофизических исследованиях. - 1 час.
Практические занятия - 36 часов ( 2 часа на каждую тему)
Основная литература
Дополнительная литература
Программу составил профессор А.Е. Мудров (Томский госуниверситет)