“科学计算与数学建模”是中南大学面向全校各理工科专业的基础课程,64学时4学分。本课程以数学建模思想、方法为主线,有机融入科学计算的理论与方法,是集科学计算方法、现代数学、计算机技术与实际问题求解于一体的一门新型课程,采用研究性教学与探索型学习相结合的教学模式,主要讲授数学建模思想和科学计算方法。在教学过程中,以实际问题为背景,采用案例教学方式,渗透数学建模思想,介绍数学建模的步骤和方法,建立描述实际问题的数学模型,用模型的求解引入科学计算的基本知识和一般方法;主要内容包括:数学建模与科学计算方法的基本概念及其相互关系,误差分析理论,函数插值与拟合方法,数值积分方法,方程求解数值方法,层次分析建模、综合评价、时间序列分析、统计分析与预测方法,数学建模案例分析等。
“科学计算与数学建模”课程设置强调实际应用,以学生为本,突出实验与实践性教学环节,实现课内课外相结合,重视学生自主学习能力、创新能力和课外实践能力的培养,内容组织充分考虑学生的数学基础,同时加深拓展学生的数学知识面,可以适用于不同专业的各种水平的要求。
Overview
Syllabus
- 第一章 绪论
- 1.1 数学与科学计算
- 1.2 数学建模的过程
- 1.3 数学建模的重要意义
- 1.4 数值方法与算法评价
- 1.5 误差的种类及其来源
- 1.6 绝对误差和相对误差
- 1.7 误差传播
- 1.8 算法稳定性分析
- 第二章 城市供水量的预测模型-插值与拟合算法
- 2.1 城市供水量预测问题与插值函数的概念
- 2.2 求插值多项式的Lagrange法
- 2.3 求插值多项式的Newton法
- 2.4 插值多项式的误差分析
- 2.5 求插值多项式的改进算法
- 2.6 求函数近似值的拟合算法
- 第三章 湘江流量估计模型—数值积分法
- 3.1 数值积分公式的构造及代数精度
- 3.2 Newton-Cotes积分法
- 3.3 Romberg算法
- 3.4 Gauss积分法与节点位置的优化
- 第四章 养老保险问题--非线性方程的数值解法
- 4.1 养老保险问题与根的搜索
- 4.2 非线性方程的迭代解法
- 4.3 Newton迭代法
- 4.4 弦截法与抛物法
- 第五章 小行星轨道方程计算问题—线性方程组求解的直接法
- 5.1 小行星轨道计算问题与线性方程组直接解法概述
- 5.2 Gauss 消去法
- 5.3 矩阵的三角分解与Gauss消去法
- 5.4 Gauss主元消去法
- 5.5 直接三角分解法
- 5.6 平方根法
- 5.7 追赶法
- 第六章 回归问题——线性方程组求解的迭代法
- 6.1 线性方程组迭代解法概述
- 6.2 线性方程组迭代法的收敛性
- 6.3 迭代法的构造与基本迭代法
- 6.4 超松弛迭代法
- 第七章 传染病模型——常微分方程数值解法简介
- 7.1 实际问题的微分方程模型
- 7.2 简单的数值方法与基本概念
- 7.3 线性多步法
- 7.4 非线性高阶单步法—Runge-Kutta法
- 7.5 一阶方程组和高阶方程的初值问题
- 7.6 常微分方程边值问题的数值解法
- 第八章 决策方案评价问题——层次分析法
- 8.1 决策方案评价问题与层次分析法概述
- 8.2 层次分析法的基本步骤
- 8.3 层次分析法的广泛应用
- 8.4 层次分析法的若干问题
- 第九章 长江水质综合评价——综合评价方法
- 9.1 长江水质综合评价问题
- 9.2 综合评价方法简介
- 9.3 长江水质综合评价模型
- 9.4 长江水质综合评价结果与污染源确定
- 第十章 统计预测方法及预测模型
- 10.1 统计预测
- 10.2 趋势外推法
- 10.3 时间序列的确定性因素分析
- 10.4 回归预测法
- 10.5 多元线性回归模型
Taught by
Zhoushun Zheng