个人介绍
数值方法与计算机技术 谭代伦等
提供学校: 西华师范大学
院系: 数学与信息学院
专业大类: 数学
专业: 数学与应用数学
课程英文名称: The Numerical Method and Computer Technology
课程编号: 080814013
学分: 6
课时: 128
课程介绍
      《数值方法与计算机技术》是一门与计算机操作密切相关的应用数学类课程,在我校乃至全国其它许多高校都是1977年恢复高考制度后才陆续正常开设的。它是国家教委师范司1994年出版的《普通高等师范学校数学教育专业(本科)教育教学基本要求》中“应用数学类课程的基本要求”所明确规定的三门课程之一,也是教育部高教司1998年出版的《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》中所规定的“数学与应用数学”专业主要课程之一。
      在我校数学与信息学院中,该课程首先由康纪权(六十年代川大计算数学专业毕业)、马恒银(六十年代曾先后到北大、川大专修计算方法)、冯庆煜(曾到电子科大进修计算机)、何光新、万俊(川大计算数学专业毕业)、张世禄等老师在我校数学教育本科专业讲授,内容分为算法语言BASIC和计算方法两大部分,主教材是陕西师大张德荣等编著、人民教育出版社1981年出版的《计算方法与算法语言》,上机环境主要是IBM PC微机和APPLE微机。由于当时机器数量少,学生接受力相对较强,中学教学要求不迫切,故该课程以理论讲授及方法推导为主,上机操作则由有兴趣的同学完成,不作统一要求。
      随着微机应用的普及,计算机科学与技术、信息与计算科学等新专业的开办,该课程自然进入了这些专业的教学计划,而且教学内容与实践结合更加紧密,更加强调计算方法而非计算数学。
      较长时期以来,该课程在我校是作为一个大课或系列课,有机地分成算法语言及数值计算方法两大部分,分两个学期开设。两部分内容互相呼应,灵活安排。很早以来,它就是我校校级重点建设课程,在计算机等级考试活动普及后,我们进一步加强了这门课的算法语言基础,于上世纪八十年代末期及九十年代中期先后自编并由西南师大出版社、电子科大出版社等正式出版了《BASIC语言程序设计》、《TURBO BASIC教程》、《BASIC语言等级考试过关指导》等多本适应形势发展的教材。
      九十年代末,高校陆续扩招,中国高等教育逐渐由“精英”教育转变为“大众”教育,数值计算方法的教学内容也不得不随之而发生变革。对绝大多数学生而言,该课程应更加注重算法的理解、应用和程序实现,应淡化抽象的、纯理论的数学定理证明和推导。为适应这种变化,张世禄、万俊、陈豫眉、熊华等老师将授课讲稿加以整理,于1999年9月由电子科大出版社正式出版,并经过六年多的试用修改后,于2006年7月由电子工业出版社再次出版,此后又于2010年修订再版。与此同时,随着C语言的不断流行和功能的不断增强,作为计算方法的算法描述和实现的算法语言部分也应相应变化,由张世禄、潘大志等老师编著、电子工业出版社出版的《C语言程序设计》于2005年8月应运而生。两本配套教材均附习题及实验指导,是该课程的重要教学资料,饱含作者多年教学经验,适合同类院校相应课程共享。
     到目前为止,承担该系列课程的教师队伍已经达到17人,课程开设专业包括数学与应用数学、信息与计算科学,每届受益学生总数达到近400人。
教师团队

谭代伦 教授

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

程国忠 教授

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

职位:院长

陈豫眉 教授

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

职位:副院长

潘大志 教授

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

职位:副院长

郑伯川 教授

单位:西华师范大学

部门:学报编辑部

职位:学报编辑部主任

郭元辉 教授

单位:西华师范大学

部门:教育信息技术中心

职位:副主任

陈强 副教授

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

陈友军 教授

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

职位:教研室主任

熊华 副教授

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

何洪英 副教授

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

黎仁国 副教授

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

职位:办公室主任

韩燕 副教授

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

池莹 讲师

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

杨爽 讲师

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

唐春明 副教授

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

周琴 助教

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

刘芯菱 助教

单位:西华师范大学

部门:数学与信息学院

教学方法

“数值方法与计算机技术”课程既有数值算法理论的知识要求,也有编程计算的应用要求,是联结“数值计算方法”理论与“编程计算”应用的重要桥梁,是促使数学与应用数学、信息与计算科学等专业学生踏入运用数学知识解决实际问题的一条重要途径。在多年教学过程中,本课程组在教学过程中逐步形成了以下卓有成效的教学方法:

1.多媒体教学:本课程目前已经制作完成全部课堂授课使用的多媒体课件,基本格式以幻灯片PPT文稿为主,但结合不同的知识点,在PPT课件中还嵌入有函数图像、算法形成过程和计算结果动态生成的动态演示动画或视频。

2.案例式教学:每一类数值方法都对应着一类基本的数学问题,提出这些问题,阐述清楚问题的背景是本课程教学中的一个重要环节,它可以使学生能充分认识到该类方法的应用领域。对此,本课程的多媒体课件中都整理和归纳了每一类数值方法的问题背景,并至少提出了一个典型的应用问题。

3.互动式教学:对算法理论和原理需要精讲,而对算法步骤和过程则需要学生理解,在这个环节教学中,本课程组主要采用互动式教学,同时综合使用启发式和探究式等教学方法。这种互动,既包括师生之间的互动探讨,也包括人机之间的互动,师生互动有利于深刻理解算法原理,准确掌握算法步骤,人机互动有利于教师演示或学生操作,及时发现学生掌握不到位、不准确之处,进而有侧重点地予以引导和讲解。

4.验证与演示教学:“数值方法”最终都要依赖于“计算机技术”才能得以实现,对此,本课程组充分利用计算机语言编写出每一类数值方法的计算机程序,并对程序实现的要点和难点予以演示和讲解,但又给学生留下思考和动手的空间,近年来学生的实践动手能力都有较为明显的增强和提高。

5.在线学习与辅导:随着本精品资源共享课程建设的推进,学生从中也受益很多,其中最为明显的是可以通过网络进行资源在线学习和下载学习,另外教师也可以通过网络留言形式或发送电子文档形式给予学生解答。

教学条件

1.师资条件

经过20多年的积累和建设,目前围绕该课程已经建成起一支经验丰富、梯队结构合理的师资队伍。针对本课程特点和内容,目前配置有课程设计与教学6人、案例教学与辅导4人、实践教学与辅导7人,综合承担课程的整体规划与设计、督促与指导、理论教学、实验教学、辅导答疑、网络学习、实践应用等多个环节的教学实施和拓展工作。目前开设本课程的专业包括数学与应用数学、信息与计算科学两个专业,平均每届学生人数约为320人,师生比约为1:20,当前师资配置能较好地满足授课、实验、辅导等教学环节的开展。

本课程的教学团队,整体科研水平和教学水平高,仅近五年就在国家级刊物《中国科学》信息科学辑发表论文2篇、数学辑发表论文1篇,立项国家自然科学基金项目2项,获国家级教学成果二等奖一项,立项四川省“十二五”规划教材一部;指导学生参加全国大学生数学建模竞赛、师范技能竞赛多次获得国家、省级奖励。

2.政策措施条件

学校历来十分重视本科教学,针对制定了“教学六认真”等提高教学质量的文件,学院也在此基础上制定了相关措施和办法,特别在对青年教师的培养方面,制定了“以老带新”的青年教师帮扶办法。相关的一些政策和措施主要表现为:

(1)以老带新:对每一位刚参加工作的青年教师,都要求在1-2年内跟随一位指定的经验丰富的教师,要求定期听课、学习和交流,以尽快提高教学效果和水平。

(2)定期开展公开课活动:每学期的考研活动都会安排有经验的教师和青年教师分别讲授一次公开课,便于教研室所有老师均观摩、学习和讨论。

(3)联合备课、共享资源:对承担相同课程不同教学班的老师要求采用联合备课方式,共同讨论课程的授课进度、章节顺序等问题,对制作的PPT等电子课件相互共享,提高多媒体课件的效果和质量。

3.实验环境条件

目前我院建成了数学建模实验室100m2、云计算与应用实验室80m2、决策支持模拟实验室100m2,配置有高性能数值计算机及其配套设备。实验室对学院本科生和研究生完全开放,学生可在课余时间随时使用。此外,通过本课程形成的学习小组还可以获得实验室位置,有利于学生充分利用实验条件开展学习、实践和创新。

4.学生实践与创新条件

长期以来,我院承担和组织了全国大学生数学建模竞赛,目前参与指导该项赛事的老师已经达到20余人,参赛学生已经覆盖开课的全年级。通过该项赛事,任课老师和学生都获得一个知识的实践与应用平台,既有利于提高教学质量和水平,也有利于学生自主学习和创新实践。

教学效果

1.自我评价

经过近20年来的努力和积淀,本课程取得了以下较为显著的特色与优势:

(1)理论与技能并重,贴近学生实际

要真正理解和掌握每一类数值方法,必须要借助计算机语言将其编写出程序,通过程序运行结果来反映方法的优劣。为此,本课程设置分“上篇C语言程序设计”和“下篇 数值方法”两个部分进行教学,共进行2个学期的教学。从知识体系上形成由浅入深、循序渐进的过程,这既符合学生实际,也有利于能力培养。

(2)师资队伍结构优化,梯队建设趋势良好

本课程组具有硕士学历以上的教师达到94%,具有副教授以上职称的教师达到75%,课程组全体成员均为53岁及其以下的中青年教师,40岁以上教师占56%,40岁以下教师占44%,梯队成员年龄结构合理,中年教师经验丰富,青年教师承接有力。

(3)教学资源丰富,制作精良

本课程资源具备完整的课程介绍和整体规划与设计,形成有多元立体化的教学方法,针对知识教学方面,提供有知识内容丰富、制作优良的教学课件和教学视频,同时提供课后习题库和历年考试题库;在实践教学方面,提供有实验教学任务书、实验参考程序、实验操作视频指导。通过这些资源,可以充分发挥学生的主体作用。

(4)依托数模竞赛,形成阶梯应用体系

近20年来,学院组织年均15个队参加全国大学生数学建模竞赛,通过竞赛锻炼和提高了学生分析问题、解决问题的能力,尤其是竞赛中“模型求解”环节,常常要求学生具备较强的编程能力和数值计算能力,本课程长期以来坚持的理论教学与实践编程并重的方针为奠定学生的实践能力提供了有力的保障,近年来的竞赛成绩也稳步提高。为此,逐步形成了“实践-竞赛-实习”的三层阶梯实践应用体系。

2.校内同事评价

西华师范大学十佳教学标兵、教学指导委员会委员、计算机学院张刚元副教授认为:“我校数学与信息学院的《数值方法与计算机技术》课程从上世纪七十年代末期起开设,讲授历史长;主讲教师队伍职称和年龄结构合理,教学经验丰富,采用多种形式和手段灵活教学,教学效果好,深受学生欢迎。教学内容安排得当,有合适的教研教改措施,有正式出版的较高水平的自编教材,注重学生实际动手能力的培养,毕业生受到实习基地及用人单位的欢迎和好评。”

3.校外专家评价及有关声誉的说明

中国科学院成都计算机应用研究所所长助理、研究员、博士生导师、国家级有突出贡献的中青年专家钟勇博士认为:“近年来,贵校数学与信息学院多次选派学生到我单位实习,同学们基础知识扎实,有较强的算法与程序设计能力和动手能力,在我所的多个研发和工程项目中表现优秀,我们已先后录用了叶发忠、彭磊、郑刚等同学留所工作。作为贵校的实习基地,希望加强沟通与交流,继续选派相关专业的优秀学生到所实习。”

四川省数学学会副理事长兼秘书长、四川大学数学系原主任熊华鑫教授认为:西华师大开设数值方法与计算机技术课程多年,在川内外均有一定影响,是四川大学的研究生生源学校之一,为基础教育培养了一大批具备计算数学知识的合格数学人才,同时也为国家输送了一批像王跃飞、穆春来、陈滋利、廖志武、蒲志林、杨光崇等这样具有一定代表性的高级数学人才。

电子科技大学博士生导师、计算机学院曾家智教授认为:“西华师范大学数学与信息学院考入电子科大攻读博士和硕士学位的研究生,基础知识牢固,算法与程序设计能力强,能迅速适应专业学习和大型软件的设计开发工作,希望贵院动员鼓励更多优秀学生报考电子科技大学研究生。”

4.近三年学生的评价结果

数学与信息学院2011级、2012级、2013级同学认为:“学院为我们所开设的《数值方法与计算机技术》课程,教材(含习题及实验教材)选用好,便于自学领会老师所讲内容;老师授课认真负责,利用多媒体辅助教学,讲授生动直观、深入浅出,易于理解消化;教学资料丰富,上机辅导及答疑等教辅环节技术手段先进、到位。总之,通过本课程的学习,我们能真正学到知识,算法和程序设计的能力不断提高,为后继课程的学习奠定了良好基础。”主要指标的满意度调查结果如下:                

 师资条件  好(53.33%) 较好(40.00%) 
 实验条件 好(36.67%)  较好(46.67%) 
 教材选用 好(53.33%)  较好(33.33%) 
 教学效果

好(46.67%)

 较好(40.00%) 
参考教材

[1](美)K.N.King著,C语言程序设计:现代方法(第2版),人民邮电出版社,2010年3月

[2](美)霍尔顿,C语言入门经典(第5版),清华大学出版社,2013年11月

[3](美)塞奇威克著,算法:C语言实现(第3版),机械工业出版社,2009年10月

[4](美)劳顿,算法精解:C语言描述,机械工业出版社,2012年09月

[5]何钦铭、颜晖,C语言程序设计(第2版),高等教育出版,2012年03月 

[6]谭浩强著,C语言程序设计(第三版),清华大学出版社,2014年9月

[7] 张世禄、潘大志、冯天敏编著,C语言程序设计,电子工业出版社,2005年8月

[8]黄云清著,值计算方法,科学出版社,2016年12月 

[9]张韵华著,数值计算方法与算法(第二版),科学出版社,2013年01月

[10]吕同富、康兆敏、方秀男著,数值计算方法(第2版),清华大学出版社,2013年08月

[11]马东升、董宁著,数值计算方法(第3版),机械工业出版社,2015年10月 

[12](美)约翰逊著,数值计算方法精要,科学出版社,2012年01月

[13]张世禄、何洪英著,计算方法,电子工业出版社,2010年08月

[14]张世禄、陈豫眉、谭代伦著,计算方法,电子工业出版社,2006年6月

[15]张世禄、陈豫眉、熊华著,计算方法,电子科技大学出版社,1999年9月

课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 上传时间 | 大小 | 备注
1.1 课时1 C语言简介
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2017-05-28 372.58KB
 
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2.1 课时1 标识符与数据类型
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2.2 课时2 常量与变量
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2.3 课时3 运算符
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2.4 课时4 表达式
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3.1 课时1 C程序结构特点
文档
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3.2 课时2 数据的输出
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3.3 课时3 数据的输入
文档
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3.4 课时4 简单程序设计
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3.5 课时5 C程序开发环境
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4.1 课时1 一维数组
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4.2 课时2 一维数组应用
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4.3 课时3 二维数组
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4.4 课时4 二维数组应用
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4.5 课时5 字符数组
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4.6 课时6 字符数组应用
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5.1 课时1 赋值语句
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5.2 课时2 分支结构(1)
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5.3 课时3 分支结构(2)
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5.4 课时6 循环结构(1)
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5.5 课时7 循环结构(2)
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6.1 课时1 尝试法(1)
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6.2 课时2 尝试法(2)
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6.3 课时3 递推法(1)
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6.4 课时4 递推法(2)
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6.5 课时5 迭代法(1)
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6.6 课时6 迭代法(2)
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7.1 课时1 函数的定义
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7.2 课时2 函数的调用
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7.3 课时3 值传递参数
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7.4 课时4 地址传递参数
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7.5 课时5 函数应用
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7.6 课时6 变量的作用域
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7.7 课时7 变量的生存期
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7.8 课时8 编译预处理
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8.1 课时1 指针与地址
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8.2 课时2 指针变量
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8.3 课时3 一维数组指针
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8.4 课时4 二维数组指针
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8.5 课时5 指针与函数
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8.6 课时6 字符串指针
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9.1 课时1 结构体
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9.2 课时2 结构体数组
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9.3 课时3 结构体型指针
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9.4 课时4 结构体的应用
文档
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9.5 课时5 共用体
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9.6 课时6 共用体的应用
文档
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10.1 课时1 文件的打开与关闭
文档
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10.2 课时2 文件的顺序读写
文档
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10.3 课时3 文件的随机读写
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11.1 课时1 误差及其来源
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11.2 课时2 误差的分类与表示
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11.3 课时3 误差的计算
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11.4 课时4 误差与有效数字
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11.5 课时5 算法选择
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12.1 课时1 GUASS消元法
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12.2 课时2 LU分解法
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12.3 课时3 平方根法
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12.4 课时4 改进平方根法
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12.5 课时5 范数
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12.6 课时6 直接法的稳定性分析
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13.1 课时1 解方程的迭代思想
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13.2 课时2 逐次迭代法
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13.3 课时3  牛顿迭代法
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13.4 课时4 单点割线法
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13.5 课时5 双点割线法
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13.6 课时6 二分法
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14.1 课时1 向量矩阵的极限
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14.2 课时2 高斯-赛德尔迭代法
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14.3 课时3 雅可比迭代法
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14.4 课时4 松弛迭代法
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14.5 课时5 迭代法的收敛性
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14.6 课时6 迭代法的误差估计
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15.1 课时1 幂法
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15.2 课时2 逆幂法
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15.3 课时3 求实对称阵特征值的对分法
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15.4 课时4 实对称阵的三角化
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16.1 课时1 线性Larange插值
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16.2 课时2 高阶Larange插值
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16.3 课时3 低阶Newton插值
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16.4 课时4 高阶Newton插值
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16.5 课时5 带重节点的Newton插值
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16.6 课时6 二次样条插值
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16.7 课时7 三次样条插值
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16.8 课时8 有理插值
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17.1 课时1 数值积分的基本方法
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17.2 课时2 梯形积分
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17.3 课时3 Simpson积分
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17.4 课时4 Newton-Cotes积分
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17.5 课时5 Romberg积分
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17.6 课时6 Gauss积分
文档
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17.7 课时7 多重数值积分
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17.8 课时8 数值微分
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18.1 课时1 Euler法
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18.2 课时2 预估-校正法
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18.3 课时3 Runge-Kutta法
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18.4 课时4 Adams法
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18.5 课时5 收敛性与稳定性
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