计算方法
计算方法
1万+ 人选课
更新日期:2026/03/31
开课时间2026/03/17 - 2026/06/30
课程周期15 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

作为科学计算的数学基础,“计算方法”愈来愈受到重视,成为大学数学、物理及计算机应用相关专业理工科本科生的一门专业必修课。本课程主要研究运用计算机去获得数学问题的数值解的方法,以及与之相关的数学理论,包括算法的收敛性、稳定性、误差分析、计算复杂度等。因此,“计算方法”既有纯数学高度抽象性与严密科学性的特点,又有应用的广泛性与实验的高度技术性特点,是一门与使用计算机密切结合的实践性很强的数学课程。

本课程共分20讲,主要内容包括数值计算精度估计与误差分析初步、插值与曲线拟合、线性方程组的直接解法与迭代解法、非线性方程求根方法、数值微分与数值积分以及常微分方程数值解初步。在课程设计方面,我们强调数学基础和理性思维,使学生理解数值计算方法的数学精髓、清晰掌握算法设计的各种概念、方法建立的基本思想,并将中国古代的“算”文化融入到课程内容,例如线性方程组求解的算筹法与Gauss消去法、隋唐时期插值法与宋朝高次等距插值和Newton插值、圆周率计算与松弛技术,等等。

通过本课程的学习,同学们将掌握数值算法设计与分析的基本数学理论,了解计算数学的发展状况,并通过上机计算实习,学会用数值方法解决科学计算中的一些实际问题。

课程大纲
第一章绪论
第一讲:数值算法的概念与产生背景
第二讲:误差与有效数字
第二章多项式插值
第三讲:插值法
第四讲:列维尔与牛顿插值
第五讲:分段插值
第六讲:样条插值
第三章数值微分与数值积分
第七讲:数值微分
第八讲:数值积分
第九讲:Richardson外推算法与数值微积分
第十讲:Gauss积分
期中测验
第四章非线性方程求解
第十一讲:解非线性方程的迭代法
第十二讲:解非线性方程的牛顿迭代法
第五章线性方程组求解的直接法
第十三讲:解线性方程组Gauss消元法
第十四讲:矩阵的三角分解及其在解线性方程组中的应用
第十五讲:向量与矩阵范数及线性方程组误差分析
第十六讲:最小二乘数据拟合
第六章线性方程组求解的迭代法
第十七讲:线性方程组迭代解法
第十八讲:典型迭代格式
第七章常微分方程数值解
第十九讲:Euler法
第二十讲:线性多步方法
期末测验
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