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解析解和数值解

时间:2013-06-20 23:07:16  来源:  作者:

在解组件特性相关的方程式时,大多数的时候都要去解偏微分或积分式,才能求得其正确的解。依照求解方法的不同,可以分成以下两类:解析解和数值解。
数值解(numerical solution)是采用某种计算方法,如有限元的方法, 数值逼近,插值的方法, 得到的解.别人只能利用数值计算的结果, 而不能随意给出自变量并求出计算值.当无法藉由微积分技巧求得解析解时,这时便只能利用数值分析的方式来求得其数值解了。数值方法变成了求解过程重要的媒介。在数值分析的过程中,首先会将原方程式加以简化,以利后来的数值分析。例如,会先将微分符号改为差分符号等。然后再用传统的代数方法将原方程式改写成另一方便求解的形式。这时的求解步骤就是将一独立变量带入,求得相依变量的近似解。因此利用此方法所求得的相依变量为一个个分离的数值〈discrete values〉,不似解析解为一连续的分布,而且因为经过上述简化的动作,所以可以想见正确性将不如解析法来的好。
与数值解对应的是解析解。
解析解(analytical solution)就是一些严格的公式,给出任意的自变量就可以求出其因变量,也就是问题的解, 他人可以利用这些公式计算各自的问题.所谓的解析解是一种包含分式、三角函数、指数、对数甚至无限级数等基本函数的解的形式。用来求得解析解的方法称为解析法〈analytic techniques、analytic methods〉,解析法即是常见的微积分技巧,例如分离变量法等。解析解为一封闭形式〈closed-form〉的函数,因此对任一独立变量,我们皆可将其带入解析函数求得正确的相依变量。因此,解析解也被称为闭式解(closed-form solution)
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数值解是在特定条件下通过近似计算得出来的一个数值,而解析解为该函数的解析式
解析解就是给出解的具体函数形式,从解的表达式中就可以算出任何对应值;
数值解就是用数值方法求出解,给出一系列对应的自变量和解。
e.g.
eq: x^2=5
solution: x=sqrt(5) -- analytical solution(解析解)
x=2.236 -- numerical solution(数值解)
 

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