《数值分析》是计算数学的一个分支,旨在研究如何使用数值方法来解决数学问题,特别是那些难以用解析方法求解的问题,通过对该课程的学习,让学生掌握数值计算方法的基本概念,数值求解数学问题的基本方法,并使得学生能够根据实际问题建立数学模型,然后提出相应的数值计算方法,编出程序在计算机上算出结果,从而培养学生解决实际问题的能力,促进学生生的科研创新能力的提高,为学生今后要进行的科研工作奠定数学基础。课程中涵盖的主要内容有:
(1)误差分析与稳定性:学习如何评估数值方法产生的误差,包括舍入误差、截断误差,并讨论数值方法的稳定性。
(2)插值法与函数逼近:学习如何使用多项式、三次样条等函数逼近和插值数据点,以便在数据点之间进行近似计算;如何利用大量数据进行函数逼近求解。
(3)数值积分和数值微分:探讨如何使用数值方法计算函数的积分和导数,包括复合数值积分、数值微分等。
(4)非线性方程求解:探讨使用迭代方法(如牛顿法、二分法)来寻找非线性方程的数值解。
(5)线性方程组求解:学习解决线性方程组的数值方法,如高斯消元法、LU分解、迭代法(雅可比、高斯-赛德尔等)。
(6)数值线性代数:深入研究数值线性代数问题,包括特征值、奇异值分解等。
(7)常微分方程数值解:学习使用数值方法求解常微分方程的初值问题和边界值问题,如欧拉方法、龙格-库塔方法等。
(8)数值方法的应用案例:介绍数值方法在科学、工程、船海等领域的实际应用案例(包括思政案例)。