数学物理反推法及数值算法

Ⅰ 数学物理方法和数值分析哪个难

数物难啊

Ⅱ 数学中都有什么算法啊

定义法、配方法、待定系数法、换元法、反证法、数学归纳法、导数法、赋值法、消去法、定比分离法、比较法、分析法、综合法 ，，，还有很多桑

介里有几个比较详细的哈。。。
一、换元法
“换元”的思想和方法，在数学中有着广泛的应用，灵活运用换元法解题，有助于数量关系明朗化，变繁为简，化难为易，给出简便、巧妙的解答。
在解题过程中，把题中某一式子如f(x)，作为新的变量y或者把题中某一变量如x，用新变量t的式子如g(t)替换，即通过令f(x)=y或x=g(t)进行变量代换，得到结构简单便于求解的新解题方法，通常称为换元法或变量代换法。
用换元法解题，关键在于根据问题的结构特征，选择能以简驭繁，化难为易的代换f(x)=y或x=g(t)。就换元的具体形式而论，是多种多样的，常用的有有理式代换，根式代换，指数式代换，对数式代换，三角式代换，反三角式代换，复变量代换等，宜在解题实践中不断总结经验，掌握有关的技巧。
例如，用于求解代数问题的三角代换，在具体设计时，宜遵循以下原则：（1）全面考虑三角函数的定义域、值域和有关的公式、性质；（2）力求减少变量的个数，使问题结构简单化；（3）便于借助已知三角公式，建立变量间的内在联系。只有全面考虑以上原则，才能谋取恰当的三角代换。
换元法是一种重要的数学方法，在多项式的因式分解，代数式的化简计算，恒等式、条件等式或不等式的证明，方程、方程组、不等式、不等式组或混合组的求解，函数表达式、定义域、值域或最值的推求，以及解析几何中的坐标替换，普通方程与参数方程、极坐标方程的互化等问题中，都有着广泛的应用。
二、消元法
对于含有多个变数的问题，有时可以利用题设条件和某些已知恒等式（代数恒等式或三角恒等式），通过适当的变形，消去一部分变数，使问题得以解决，这种解题方法，通常称为消元法，又称消去法。
消元法是解方程组的基本方法，在推证条件等式和把参数方程化成普通方程等问题中，也有着重要的应用。
用消元法解题，具有较强的技巧性，常常需要根据题目的特点，灵活选择合适的消元方法
三、待定系数法
按照一定规律，先写出问题的解的形式（一般是指一个算式、表达式或方程），其中含有若干尚待确定的未知系数的值，从而得到问题的解。这种解题方法，通常称为待定系数法；其中尚待确定的未知系数，称为待定系数。
确定待定系数的值，有两种常用方法：比较系数法和特殊值法。
四、判别式法
实系数一元二次方程
ax2+bx+c=0 (a≠0) ①
的判别式△=b2-4ac具有以下性质：
＞0，当且仅当方程①有两个不相等的实数根
△ ＝0，当且仅当方程①有两个相等的实数根；
＜0，当且仅当方程②没有实数根。
对于二次函数
y=ax2+bx+c (a≠0)②
它的判别式△=b2-4ac具有以下性质：
＞0，当且仅当抛物线②与x轴有两个公共点；
△ ＝0，当且仅当抛物线②与x轴有一个公共点；
＜0，当且仅当抛物线②与x轴没有公共点。
五、 分析法与综合法
分析法和综合法源于分析和综合，是思维方向相反的两种思考方法，在解题过程中具有十分重要的作用。
在数学中，又把分析看作从结果追溯到产生这一结果的原因的一种思维方法，而综合被看成是从原因推导到由原因产生的结果的另一种思维方法。通常把前者称为分析法，后者称为综合法。
六、 数学模型法
例（哥尼斯堡七桥问题）18世纪东普鲁士哥尼斯堡有条普莱格河，这条河有两个支流，在城中心汇合后流入波罗的海。市内办有七座各具特色的大桥，连接岛区和两岸。每到傍晚或节假日，许多居民来这里散步，观赏美丽的风光。年长日久，有人提出这样的问题：能否从某地出发，经过每一座桥一次且仅一次，然后返回出发地？
数学模型法，是指把所考察的实际问题，进行数学抽象，构造相应的数学模型，通过对数学模型的研究，使实际问题得以解决的一种数学方法。
七、配方法
所谓配方，就是把一个解析式利用恒等变形的方法，把其中的某些项配成一个或几个多项式正整数次幂的和形式。通过配方解决数学问题的方法叫配方法。其中，用的最多的是配成完全平方式。配方法是数学中一种重要的恒等变形的方法，它的应用十分非常广泛，在因式分解、化简根式、解方程、证明等式和不等式、求函数的极值和解析式等方面都经常用到它。
八、因式分解法
因式分解，就是把一个多项式化成几个整式乘积的形式。因式分解是恒等变形的基础，它作为数学的一个有力工具、一种数学方法在代数、几何、三角等的解题中起着重要的作用。因式分解的方法有许多，除中学课本上介绍的提取公因式法、公式法、分组分解法、十字相乘法等外，还有如利用拆项添项、求根分解、换元、待定系数等等。
九、换元法
换元法是数学中一个非常重要而且应用十分广泛的解题方法。我们通常把未知数或变数称为元，所谓换元法，就是在一个比较复杂的数学式子中，用新的变元去代替原式的一个部分或改造原来的式子，使它简化，使问题易于解决。

介里LL没有说很详细桑，，，，内啥简便算法我也一起说了桑丶
乘法交换律，乘法分配律，加法交换律，加法结合律，乘法分配律，

Ⅲ 数值计算方法的主要研究对象有哪些其常用基本算法主要包括哪三个方面

数值计算方法的主要研究对象：研究各种数学问题的数值方法设计、分析、有关的数学理论和具体实现。其常用基本算法在数值分析中用到迭代法的情形会比直接法要多。例如像牛顿法、二分法、雅可比法、广义最小残量方法及共轭梯度法等等。在计算矩阵代数中，大型的问题一般会需要用迭代法来求解。

许多时候需要将连续模型的问题转换为一个离散形式的问题，而离散形式的解可以近似原来的连续模型的解，此转换过程称为离散化。

例如求一个函数的积分是一个连续模型的问题，也就是求一曲线以下的面积若将其离散化变成数值积分，就变成将上述面积用许多较简单的形状（如长方形、梯形）近似，因此只要求出这些形状的面积再相加即可。

(3)数学物理反推法及数值算法扩展阅读

数值分析也会用近似的方式计算微分方程的解，包括常微分方程及偏微分方程。

常微分方程往往会使用迭代法，已知曲线的一点，设法算出其斜率，找到下一点，再推出下一点的资料。欧拉方法是其中最简单的方式，较常使用的是龙格－库塔法。

偏微分方程的数值分析解法一般都会先将问题离散化，转换成有限元素的次空间。可以透过有限元素法、有限差分法及有限体积法，这些方法可将偏微分方程转换为代数方程，但其理论论证往往和泛函分析的定理有关。另一种偏微分方程的数值分析解法则是利用离散傅立叶变换或快速傅立叶变换。

Ⅳ 已知结果反推回去的数学方法叫做什么

倒推法，不是反证法，反证法是先假设结论不正确，然后根据假设证明出与已知条件不符的结论，说明假设错误！

Ⅳ 数学物理方法ch6

《数学物理方法》主要介绍了三类典型数学物理方程定解问题的多种求解方法。全书重点讲解了分离变量法、行波法和Green函数法三种基本的解析方法，及差分法和有限元方法两类数值算法，并详细介绍了求解离散方程——线性方程组的直接解法和迭代解法。全书共分为八章，第一章是方程的导出和定解问题；第二章一第四章分别介绍了求解数学物理方程定解问题的行波法、分离变量法和Green函数法；第五章和第六章是关于差分法和有限元方法的介绍；第七、第八章分别介绍了求解线性方程组的直接法和迭代法。书中配有形式多样的习题，并附有答案和提示。《数学物理方法》内容丰富完整，严密性与实用性并重，具有深入浅出、清晰易懂的特点，符合21世纪人才培养的目标，可作为理工科高等院校相关专业研究生、本科生的教材或参考书目使用．也可供相关工程技术人员参考。是在"高等数学"课程基础上的又一重要的基础数学课程，它将为学习物理专业课程提供基础的数学处理工具。
本门课程的教学内容主要包括复变函数论、数学物理方程两部分。其中的复变函数论部分，除介绍基本原理外，着重谈到共轭调和函数、留数定理、付里叶变换、拉普拉斯变换等方面的应用。数学物理方程部分是本课程的中心内容，它研究各种各样的物理过程，并以数学物理中的偏微分方程定解问题的建立和求解为核心内容。

Ⅵ 什么是数值计算

数值计算指有效使用数字计算机求数学问题近似解的方法与过程，以及由相关理论构成的学科。

数值计算主要研究如何利用计算机更好的解决各种数学问题，包括连续系统离散化和离散形方程的求解，并考虑误差、收敛性和稳定性等问题。从数学类型分，数值运算的研究领域包括数值逼近、数值微分和数值积分、数值代数、最优化方法、常微分方程数值解法、积分方程数值解法、偏微分方程数值解法、计算几何、计算概率统计等。

随着计算机的广泛应用和发展，许多计算领域的问题，如计算物理、计算力学、计算化学、计算经济学等都可归结为数值计算问题。

(6)数学物理反推法及数值算法扩展阅读：

构造数值积分公式最通常的方法是用积分区间上的n 次插值多项式代替被积函数，由此导出的求积公式称为插值型求积公式。特别在节点分布等距的情形称为牛顿-柯茨公式，例如梯形公式与抛物线公式就是最基本的近似公式。但它们的精度较差。

龙贝格算法是在区间逐次分半过程中，对梯形公式的近似值进行加权平均获得准确程度较高的积分近似值的一种方法，它具有公式简练、计算结果准确、使用方便、稳定性好等优点，因此在等距情形宜采用龙贝格求积公式。

当用不等距节点进行计算时，常用高斯型求积公式计算，它在节点数目相同情况下，准确程度较高，稳定性好，而且还可以计算无穷积分。数值积分还是微分方程数值解法的重要依据。许多重要公式都可以用数值积分方程导出。

Ⅶ 数学物理反问题的反问题简介

尽管一些经典反问题的研究可以追溯很早，反问题这一学科的兴起却是近几十年来的事情。在科学研究中经常要通过间接观测来探求位于不可达、不可触之处的物质的变化规律；生产中经常要根据特定的功能对产品进行设计，或按照某种目的对流程进行控制。这些都可以提出为某种形式的反问题。可见，反问题的产生是科学研究不断深化和工程技术迅猛发展的结果，而计算技术的革命又为它提供了重要的物质基础。
现在，反问题的研究已经遍及现代化生产、生活、研究的各个领域。简单的概括不足以说明问题，我们下面具体介绍一些常见的反问题类型，希望大家能够对它有一个概括的了解 工业生产离不开产品设计，如何设计出优质产品使之更好地实现其功能，是关系到厂家信誉和企业生存的大问题。在这方面，从事反问题研究的数学家可以为企业家出谋划策。
事实上，最早的反问题研究就是起源于定向设计问题。我们知道，单摆的等时性只是在小角度的假设下才近似成立。能不能找到一种特殊轨线的摆，使它严格满足等时性？Huygens于1673年提出并解决了这一问题，这种特殊的轨线就是旋轮线，它的方程为到了十九世纪，挪威数学家Abel将Huygens的问题推广为：测出了物体从不同高处落下的时间，如何反求物体下落的轨道？他于1823年给出了问题的解答。
当代工业产品的极大丰富为反问题的研究提供了广阔的用武之地，许多工业设计问题是相当困难的，需要用到高深的数学手段。例如，国外的光学仪器厂家提出：能否设计一种光栅，利用其非线性衍射效应产生出高能量的单色光射线？这就是一个定向设计问题，它要求数学家利用推导和计算手段构造出所需要的曲面（光栅）形状。
定向设计不限于产品，它的应用相当广泛。比如说：一个城市的某条街道车流量很大，不堪负荷，怎样通过铺设新的路段来进行分流？在军事行动中如何对不同种类的炮火进行分布以达到特定的轰炸效果？这类问题往往涉及各种事物的组合、分配、布局，要求在各种相互制约、相互影响的因素中寻找出最佳方案，为领导的决策提供依据。 给你一只管子，不允许直接进入内部测量，你能算出里面的形状吗？如果管子是轴对称的，这时只需要知道内部的截面半径就可以了。美国贝尔电话实验室的Sondhi和Gophinath提供了一个方法：在管子的一边发出声音，用仪器测量管口的位移速度和压力。通过测量结果就可以推知管内的截面半径。理论计算与实验结果吻合得很好。
不要小看了这个例子，它实际上暗示了许多不能直接测量的物性探测问题可以通过类似的间接方法来解决。我们通常说“上天入地”都是很困难的事情，可是在一些情况下似乎必须“入地”才能解决问题，比如说石油勘探。石油通常埋在几千米的地下，无法直接观察油田的位置和储量，靠试打井的办法来探测不但费用昂贵（一口井的代价要上千万元），而且效率极低（只能探测到井附近的局部信息）。一个可行的办法是通过地面爆炸向地下发射地震波，同时接收地层的反射波信号。可以想象，地面接收到的反射信号中含有地下的物性结构信息（地层的密度、声速等等），利用数学手段将这些信息提取出来，就可以对地下的油储及其分布作出科学的判断。这很象在夏天人们挑西瓜，把瓜放在耳边拍一拍，有经验的人就知道瓜瓤熟不熟，不需要切开来看，不会破坏西瓜的完整。
类似的探测方法可以应用于许多方面，如：农用土壤分析、地下水勘查，甚至于在考古发现上也有应用。位于三峡库区的四川省云阳县故陵镇有一个大土包，相传为楚国古墓，但是历经三千余年的变迁，已经难以确认了。科技工作者在地表利用地震波法、高精度磁法、电场岩性探测和地化方法四种手段进行探测，不但确认了古墓的存在，而且得到了关于古墓的埋藏深度、形状、大小甚至墓道的准确信息，为抢救和保护文物作出了贡献。 在前面讲到的Abel反问题中，如果把下落的物体用扫描射线替代，从另一个角度来看它为我们提供了从射线的走时响应反推其传播轨迹的方法，将不同轨迹射线的反演结果组合起来就能得到传播介质的内部形态信息。本世纪初，Hebglotz和Wiechebt应用Abel型反演方法解决了在一定对称条件下通过地震波的走时曲线来反推地层内部形貌的方法。据此Mohobovic（1909年）发现了地壳与地幔之间的断层。现在，利用地震波的接收信号通过成像来考察地层地貌形态已经成为地球物理勘探最为重要的手段。例如，通过走时成像，可以得到地震波在不同深度的传播速度；而在已知速度的前提下，利用声波方程或其单程波方程偏移成像方法，又可以得到反射界面的位置和形状。
成像的另一个重要应用是医学上的计算机层析成像（CT），这是X光射线自Roentgen发明（获1900年诺贝尔奖）以来在医疗诊断上的重大进展，其发明人Hounsfield和Cormack因此获得了1979年的诺贝尔医学奖。CT技术是医学、电子技术、计算机技术和反演数学相结合的产物，它利用计算机来对穿越人体的X射线信号进行处理，来重建体内的结构信息，生成透视图象供医疗诊断参考，其核心算法的数学基础是二维Radon变换。继之而起的是基于三维Radon变换的核磁共振成像，在诊断效果和无伤害性方面更为优越。事实上，类似的方法也可以借助于声波、光波、电磁波在无损探伤、雷达侦察、射电望远镜探测、环境监测等多方面有广泛应用。 在科学研究中，我们经常遇到这样的问题：知道了某个事物的现在状态，希望了解它的过去，即通常所说的“恢复历史的本来面目。”这往往可以提为逆时反问题。当然，反问题研究不是历史学，它所研究的对象一般要满足某种类型的演化方程或数学模式。例如，通过远程测得的某次爆炸产生的辐射波，如何确定爆炸的位置和初始能量？这是波动方程的逆时反问题；又如，根据近来的温度变化能否确定过去某个时间的温度状态？这就成为热传导方程的逆时反问题。
前面介绍了反问题的几种类型，它们在研究和应用上经常是相互联系的，分门别类只是为了叙述方便。另外，反问题与其它数学学科之间并没有一个严格的界限，而是互为补充，互相促进。反问题的研究起源于数理方程，其反算法中包含了微分方程数值解法、最优化方法和概率统计等方面的许多思想和技巧。另一方面，反问题的研究也促进了人们对世界的认识，使得研究更全面、深化。一个着名的例子是反散射方法在孤立子发现中的作用：反散射问题是量子物理学研究中的一个问题，通过谱和谱函数在无穷远处的散射性态反推一维Schordinger方程的位势函数。它由前苏联数学家Gelfand和Levitan（1955年）一举解决。在此基础上引发了一系列突破性进展，最为着名的是利用这个结果Lax（1968年）得到了关于KDV方程的巧妙解法，从而发现了非线性方程中的孤立子现象。这是近代非线性科学研究的重要事件。 与正问题相比，反问题的研究起步较晚，发展还远不成熟。从本质上来说，反问题的研究的难度一般比相应的正问题要大。这是因为反问题的求解往往违背了物理过程的自然顺序，从而使正问题中的许多良好性质不再满足。这种现象在许多学科的研究中都是普遍存在的。比如说：曹雪芹创作了古典名着《红楼梦》，这是人所共知的，但是要从现存的史料和文物“碎片”来恢复这位伟大作家的人生经历和创作历程则是一件万分艰辛的事情，更何况这些“碎片”信息真伪交杂，且时有含混。反问题的研究也经常遇到类似的困难，这些困难体现在：
1. 存在性：我们要求的反问题的解很可能不存在！无解的原因多种多样，可能是在定向设计中问题的提法不合理，也可能是探测时接收到的响应中含有假信息（噪音），将求解引入歧途。
2. 唯一性：有的反问题的解虽然存在，却不唯一，有几个甚至无穷多个。这是因为收集到的信息不够，不足以确定解的性态。对大多数反问题（比如探测问题）来说，真正的解只有一个，这就要从许多解当中进行挑选，去伪存真，颇费周折。
3. 稳定性：利用计算手段，由接收信息来反演物质的结构和特性是反问题研究的重要内容。可是实际的接收响应中不可避免地含有噪音，计算过程也有累积误差。这种微小的误差会不会导致反演结果面目全非？研究表明，相当多的反问题正是具有这样的病态性质！热传导方程的逆时反问题就是一个例子。热力学第二定律告诉我们，热传导是一个不可逆过程，它的反问题求解是高度病态的。为了解决温度的逆时反演，就不得不冒这种“差之毫厘，谬以千里”的危险。
存在性、唯一性和稳定性，三者之一不满足就称为不适定性问题。用传统的眼光来看，这样的问题是不值得研究的。正是反问题的研究开阔了人们的视野，认识到这样的问题是大量存在的，而且有着重要的研究和应用价值。
如果一个问题的解不存在、不唯一、不稳定，那么求解得到的结果可信吗？这是反演工作者必须面对的问题。解决的办法是有的！奠基性工作是由前苏联Tikonov等学者提出的解决线性不适定问题的正则化方法。方法的主要思想是：利用对解和数据误差的先验估计可以将问题的求解限定在某个较小范围内，对问题的提法进行适当的改造后，原本不适定的问题就可以转化为适定的最优化问题求解，而且先验估计表明在一定精度下用正则化方法求得的解是合理的。这比如猜谜：“后，打一人名”，无从猜起。如果限定“打《红楼梦》中一人名”，范围缩小了，可以用书中601个人物（有的书中没有交代姓名）逐一比较，最后选出最优的答案－“王夫人”。
充分利用各种合理的先验信息对问题作适当形式的转换，是反问题求解的重要方法，在实际生产中经常要用到。拿地震波勘探为例，限于技术原因，地面接收的信号噪音很大，信息残缺不全，完全的反演是很困难的。为了满足生产的要求，必须尽最大可能恢复出地下的结构形态。这时，多种反演方法并用是一个可行的办法；如果在目的地有一口油井，那么可以把井下的信息作为局部约束来校正反演结果；为了计算的稳定性还必须使用一些特殊的数学技巧。这样得到的反演结果与资料解释人员的经验结合起来，可以对油田的决策与发展提供参考依据。
除了前面提到的不适定性以外，反问题的研究与应用还经常面临非线性的困扰。即使正问题是线性的，它的反问题也往往表现为非线性，这为反演的研究和计算带来了很多麻烦。为了求解非线性反问题，通常要线性化后反复进行正、反演迭代，在高维情况下将导致十分巨大的计算量。我们知道，一个效率低下的算法在生产应用中将导致时间和人力、物力的极大浪费。所以反问题的计算效率也是一个非常重要的课题。它要求计算数学工作者从实际应用出发，充分研究问题的性质和特点，构造出精巧、快速的算法以适应生产的需要。
反演问题有着特殊的困难，它向我们提出了许多在认识论、方法论中富有挑战
性的课题，深化了对客观现象的理解。反问题的研究确有它独立的价值。 反问题研究的兴起不过是近几十年的事情，它主要的研究对象是涉及与探测、识别和设计有关的应用问题。实际生产的迫切需求是推动这一学科迅速发展的原动力。1987年，以“反问题、反演方法和数据反演计算”为主要内容的专题杂志Inverse Problems创刊，标志着反问题的研究走向独立和成熟。世界上每年都举行各种形式的反问题研讨会，得到了数学、物理、工程技术等多方面专家的响应。需要指出的是，在国外对反问题研究的资助不仅来自于科研和工业部门，还得到了国防部门的有力支持。
我国的反问题研究自八十年代初由冯康先生首倡，在实际问题的推动下，先后在中国科学院、哈尔滨工业大学、山东大学、中山大学、南京大学以及石油等工业部门多家单位取得相当数量的理论和实际应用成果。
近四十年来计算技术的飞速发展大大增强了数学工作者在自然科学、社会科学和工程技术等广阔领域的参与能力，反问题正是在这样的背景下应运而生的交叉性学科。它的生命力源于实际应用的迫切需求和反演工作者卓有成效的工作。反问题的出现为传统数理方程的研究开辟了新的疆域，也为数学家参与实际生活提供了新的切入点。应该看到，反问题的开展程度与工业和国防的现代化、科学技术在产品中的含量有着密切的关系。我们期待着这一新兴学科在国内能够健康地发展起来，为国家的经济建设作出它应有的贡献。

Ⅷ 数学物理方法公式总结

公式？我学的数理方法是一大堆解方程的方法和数学理论啊！公式少得可怜，而且全是微积分的公式，在这里不可能打得出来啊！

Ⅸ 计算物理学中常用的数学方法有哪些

计算物理学是一门新兴的边缘学科。利用现代电子计算机的大存储量和快速计算的有利条件，将物理学、力学、天文学和工程中复杂的多因素相互作用过程，通过计算机来模拟。如原子弹的爆炸、火箭的发射，以及代替风洞进行高速飞行的模拟试验等。
理论物理是从一系列的基本物理原理出发，列出数学方程，再用传统的数学分析方法求出解析解，通过这些解析解所得到的结论和实验观测结果进行对比分析，从而解释已知的实验现象并预测未来的发展。
随着计算机技术的飞速发展和计算方法的不断完善，计算物理学在物理学进一步发展中扮演着越来越重要的不可替代的角色，计算物理学越来越经常地与理论物理学和实验物理学一起被并称为现代物理学的三大支柱。很难想象一个21世纪的物理系毕业生，不具备计算物理学的基本知识，不掌握计算物理学的基本方法。
它主要包括在传统物理课题中常用的数值计算方法(如偏微分方程的数值求解方法、计算机模拟方法中的随机模拟方法-蒙特卡罗方法和确定性模拟--分子动力学方法以及神经元网络方法)以及计算机符号处理等内容。