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學化學專業必修課程學數值分析的意義在哪?

研一黨,專業是分析化學,學校排的必修課有數值分析…無法理解這門課的基礎知識,求安慰


即使是數學系的學生,也有很多人覺得數值分析這門課比較難。在我看來,這主要是初學者對這門課的知識結構和研究對象比較陌生的緣故。數值分析是研究誤差的學科,結合數學分析矩陣論等知識,在理論和實驗上討論分析演算法中的種種誤差。

數值分析是一門「很有用」的學科,不同專業的同學在學習的時候必須結合自己專業的問題,尋求數值分析中學到的工具和方法。很多老師在授課時只是按照教材照本宣科,學生就會感到非常無聊。

我以前當助教的時候給橋樑專業學生講課,就會重點講解特徵值問題在橋樑震動問題中的應用。然後告訴學生,特徵值不僅僅在橋樑中有應用,在各類工程實際問題中都會出現,甚至大家常用的Google搜索的網頁排序問題,背後也是求解一個矩陣最大特徵值的問題。而最早的網頁排序演算法正是大家書中學到的最基礎冪法。

初學者很容易感到困惑,為啥數值分析中總是研究奇奇怪怪的問題?為什麼講到迭代法的收斂,要提到嚴格對角佔優矩陣,對稱正定矩陣?要知道這些「奇怪」的問題定理,都不是數值專家隨隨便便突發奇想得到的,而都是在解決實際問題中碰到的,最終在數學上歸結為一大類問題來研究。對角佔優,對稱正定,就是最常見的微分方程離散得到的矩陣,因此才作為有意義的研究對象。

我對分析化學是一竅不通,不知道會碰到什麼數值分析問題,所以也沒有給你實質性的幫助。但希望我上面的回答會給你一些啟發,在學習數值分析時,即使老師是在很無聊的講解,你自己應該努力去結合自身專業,思考如何設計數值實驗去驗證自己的猜測,思考那些演算法和分析工具如何用在自己的研究中。


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