个人介绍
微分方程数值解

主讲教师:王春武

教师团队:共3

  • 王春武
  • 胡志成
  • 龚跃政
学校: 南京航空航天大学
开课院系: 理学院
专业大类: 数学
开课专业: 信息与计算科学
课程英文名称: Numerical Solution of Differential Equation
课程编号: 08103290
学分: 3
课时: 48
课程介绍
自然界中的许多事物的运动和变化规律都可以用微分方程来描述,因此在工程和科学技术问题的研究中,常常需要求解微分方程。但往往只有少数较简单和典型的微分方程可求出其解析解,在大多数情况下,只能用近似法求解,数值解法是一类重要的近似方法。《微分方程数值解》课程是信息与计算科学专业的专业核心课程。重点介绍常微分方程和偏微分方程的一些典型的差分方法及其理论分析,在流体力学、化学、生物医学和天体物理等问题的数值模拟中有重要应用,是集理论性与应用性为一体的学科。

本课程的先修课程包括“数学分析”、“高等代数”、“复变函数”、“常微分方程”、“数值分析”、“数理方程”、以及“程序语言”等,本课程的学习应在学生掌握一定的微积分、线性方程组理论解以及常微分方程、偏微分方程的基础上进行。

本课程主要包含以下4部分内容:常微分方程初值问题的数值解法、抛物型方程的差分方法、椭圆型方程的差分方法和双曲型方程的差分方法。总计48学时。

此外,《微分方程数值解课程设计》是与本课程同时开设的实践课程,总计8学时,0.5学分。该课程设计注重微分方程数值解算法设计思想的讲解,整合一些验证性的教学内容,增加部分设计性和综合性实验内容。引导学生主动对教学中的各种算法的优缺点进行对比,激发学生的实验课程的学习兴趣,鼓励学生参与分析讨论,师生共同参与和完成实验教学。
教师团队

王春武

职称:教授

单位:南京航空航天大学

部门:理学院数学系

职位:理学院院长

胡志成

职称:讲师

单位:南京航空航天大学

部门:理学院数学系

龚跃政

职称:副研究员

单位:南京航空航天大学

部门:理学院数学系

教学方法

教学环节采取以课堂讲授为主,以课外作业、数值实验、课程设计和研讨汇报为辅的形式。使用学校精品课程超星学习通平台,尝试线上线下混合式课程教学。

教学目标

通过理论学习和上机实验,使学生掌握偏微分方程数值解的基本概念和基本方法,包括差分格式的构造方法、截断误差分析以及稳定性和收敛性分析方法,使学生掌握以计算机为工具,通过数学建模、理论分析与数值求解等步骤定量化解决实际问题的能力。学生以计算机为工具,通过数学建模、理论分析与数值求解等步骤解决实际问题的能力,养成科学严谨的工作态度。

课程设计的主要教学目标是通过解决具体问题让学生直观的理解课程教学中的抽象的理论知识,掌握这些理论知识的验证和应用方法,激化学生使用数学解决实际问题的兴趣。

考核方式

该课程的考核成绩由平时成绩、阶段考核成绩、期末考试成绩三部分组成。其中,平时成绩占20%,以参与课堂活动(出勤、随堂检测等)和作业情况为主要衡量指标。阶段考核成绩占20%,以章节测验、期中测验、课程设计以及大型project的交流讨论情况为主要衡量指标。期末考试成绩占60%,期末考试采用闭卷考试的形式。

参考教材

使用教材:

1. 戴嘉尊, 邱建贤, 微分方程数值解法, 东南大学出版社, 2012.

2. 王春武, 朱君, 廖洪林, 等, 微分方程数值解法讲义, 建设中, 2021.


参考书目:

1. 陈文斌, 程晋, 吴新明, 李立康, 微分方程数值解, 复旦大学出版社, 2014年.

2. 陆金甫, 关治, 偏微分方程数值解法, 清华大学出版社, 2005.

3. 余德浩, 汤华中, 微分方程数值解法, 科学出版社, 2003.

课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 研究方向及团队
视频
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2023-02-13 198.98MB
 
视频
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2023-02-13 350.67MB
1.2 关于科学计算
视频
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视频
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文档
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1.3 课程简介
视频
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2023-02-13 209.85MB
 
文档
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2023-02-13 183.00KB
2.1 第一节 引言
文档
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2023-02-13 1.92MB
2.2 第二节 欧拉法(Euler方法)
视频
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2023-02-13 541.91MB
2.3 第三节 梯形法、隐式格式的迭代计算
视频
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2023-02-13 503.50MB
2.4 第四节 一般单步法、Runge-Kutta格式
视频
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2023-02-13 477.27MB
2.5 第五节 线性多步法
视频
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2023-02-13 161.46MB
 
文档
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2023-02-13 816.00KB
2.6 第六节 误差的事后估计法、步长的自动选择
视频
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2023-02-13 222.39MB
2.7 第七节 高阶常微分方程(组)的数值方法
作业
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2023-02-13 --
2.8 本章习题
作业
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2023-02-13 --
3.1 第一节 差分格式建立的基础
视频
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文档
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3.2 第二节 显式差分格式
视频
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文档
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3.3 第三节 隐式差分格式
视频
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2023-02-13 511.21MB
 
文档
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3.5 第五节 差分格式的稳定性和收敛性
视频
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2023-02-13 440.68MB
 
视频
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视频
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文档
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文档
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3.6 第六节 非线性抛物型方程的差分解法举例
视频
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2023-02-13 477.04MB
 
文档
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2023-02-13 645.00KB
3.7 第七节 二维抛物型方程的差分格式
视频
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2023-02-13 49.54MB
 
文档
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2023-02-13 263.35KB
3.8 第八节 交替方向的隐式差分格式(ADI格式)
视频
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2023-02-13 74.24MB
4.1 第一节 正方形区域中的Laplace方程Dirichlet边值问题的差分模拟
视频
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2023-02-13 120.18MB
 
文档
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4.4 第四节 非矩形区域
视频
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2023-02-13 182.54MB
 
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5.1 第一节 一阶拟线性双曲线方程的特征线法
视频
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2023-02-13 332.81MB
 
文档
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2023-02-13 153.11KB
5.2 第二节 一阶拟线性双曲型方程组的特征线法
视频
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2023-02-13 182.99MB
 
文档
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2023-02-13 328.37KB
5.3 第三节 一阶双曲线方程的差分格式
视频
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2023-02-13 146.49MB
 
文档
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2023-02-13 248.18KB
5.4 第四节 一阶双曲线方程组的差分格式
视频
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2023-02-13 167.13MB
 
文档
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2023-02-13 254.07KB
6.1 总结复习
视频
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2023-02-13 307.58MB
 
视频
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2023-02-13 264.53MB
课程章节
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