个人介绍
微分方程数值解 湖南大学

主讲教师:易雯帆

教师团队:共1

  • 易雯帆
中英文介绍: 《微分方程数值解》是信息与计算科学专业学生学习的一门重要专业核心课程,它在科学计算和工程技术领域也有着非常广泛的应用。本课程主要介绍微分方程数值解的基本概念、基本理论和基础算法,为今后进一步学习数值分析和科学计算获得必要的基础理论知识。 这门课程分为理论教学和课程实践,理论教学主要内容包括两个部分:第一部分介绍常微分方程的单步法和多步法,以及刚性常微分方程组的数值解,数值方法的相容性、稳定性和误差估计。第二部分介绍偏微分方程:椭圆型、抛物型和双曲型方程的基本差分离散方法,包括一维问题和二维问题的差分格式。课程实践以计算机辅助进行,解决简单的数学模型以及复杂的实际物理问题,采用案例教学方法,突出自主学习和自主实践,激发学生的学习主动性,唤醒学生学习的热情。 通过此门课程系统的学习,培养计算数学专业学生的抽象思维能力、逻辑推理能力、科学计算能力。使得学生了解数学的作用和解决实际问题的强大生命力。本课程注重培养学生的科学计算能力和解决实际问题的能力,培养学生从事科学研究的数学素养,为同学们未来的科学研究打下坚实的基础! Numerical solution of differential equations is a fundamental course in numerical analysis, and it has broad applications in scientific computation, engineering science and et. al. The course will provide the basic concepts, theories and algorithms in numerical solution to differential equations, and these are the requisite for students to learn advanced numerical analysis and scientific computation. This course consists of theoretical teaching and curriculum experiment. The main content of theoretical teaching is divided into two parts. The first part is devoted to numerical solution of ordinary differential equations (ODEs), which includes one-step methods, multi-step methods, numerical methods for stiff systems of ODEs, consistency, stability and convergence. The second part is followed by difference methods for the partial differential equations, including elliptic, parabolic and hyperbolic partial differential equations in one-dimensional space and two-dimensional space. The curriculum experiment is carried out with computer assistance, solving simple mathematical models and complex physical problems. Case teaching method is adopted to highlight independent learning and independent practice. It can stimulate students' learning initiative and awaken students' enthusiasm for learning. Through the learning of this course, students majoring in computational mathematics are trained to have abstract thinking ability, logical reasoning ability and scientific computing ability. Enable students to understand the role of mathematics and solve practical problems. In this course, the instructor will cultivate students’ ability of scientific computing and solving practical problems, students' mathematical literacy in scientific research, and lay a solid foundation for students' future scientific research.
学校: 湖南大学
开课院系: 数学学院
课程英文名称: Numerical solutions of differential equations
课程编号: MA05021


2023-2024-2 春季 80 课时(48+32)

授课班级:信息2101-2102

授课时间:周一下午7-8 (1-16周),周三下午5-6(1-8周),上机时间待定,上机地点数学院机房

授课地点:中201#



《微分方程数值解》教学进程表



课程代码:MA06021                            授课教师:易雯帆

课程名称:微分方程数值解                     授课学期:2023-2024-2春

授课班级:信2021

选用教材:李荣华,刘播《微分方程数值解法》(第四版),高等教育出版社

参考书: Finite difference methods for ordinary and partial differential equations, by Randall J. LeVeque, 2007, 电子版; Numerical solution of ordinary differential equations, E. Suli, 2014, 电子版讲义;

授课时间,地点: 20241-8 4课时/周,9-16 2课时/周

上机实验数学院机房(32课时,时间待定)

答疑时间,地点:(2024,可以单独约时间)

备注:课程总评成绩构成:合作小组学习+平时成绩(15%)、实验报告(45%)和期末考试(40%)(实验报告最后提交时间:第17周星期五)




序号

课程讲授

阅读内容

作业

讨论/考试(测验)/课程实验/项目实做

备注

1

Picard逐步逼近法

教材第一章1.1节及教师推荐的参考文献




2

欧拉方法

教材第一章1.2节,1.3节




3

线性多步法

教材第一章2.1节




4

线性多步法的构造

教材第一章2.2,2.3节




5

相容性、稳定性和误差估计

教材第一章3.1,3.2,3.3节




6

 单步法

教材第一章4.1,4.2节




7

龙格-库塔法

教材第一章4.3节




8

绝对稳定性、绝对稳定域

教材第一章5.1,5.2,5.3节




9

一阶方程组的计算

教材第一章6.1,6.2节




10

刚性问题

教材第一章6.3,6.4节




11

差分基本概念

教材第二章第1节




12

一维差分格式

教材第二章第2节




13

矩形网的差分格式

教材第二章第3.1节




14

边值条件的处理

教材第二章第3.2,3.3节




15

三角网的差分格式

教材第二章第4节




16

极值定理

教材第二章第5节




17

迭代方法

教材第二章第6节及教师推荐的参考书




18

抛物方程最简差分格式

教材第三章第1节




19

稳定性概念

教材第三章第2.1,2.2节




20

收敛性与敛速估计

教材第三章第2.3节




21

Fourier分析

教材第三章第3节




22

分数步长法

教材第三章第6,7节




23

波动方程的差分逼近

教材第四章第1节




24

初值问题的差分逼近

教材第四章第3,4节







教学1-16 周,授课 第16 周完成;

授课 24  次,每次 90  分钟(连续);

数值实验 16  次(计在授课时间里);

测验(考查) 4  次(4次实验报告)。

 


易雯帆

职称:副教授

单位:湖南大学

部门:数学学院

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