信息与科学技术论文

1、毕业论文初稿论文题目：浅谈“科学计算”学生姓名：于英富学生学号：2008101203专业班级：信息与计算科学（1）班系院名称：理学系指导老师：禹海雄摘要：本文主要是介绍科学计算的基本概念，为了很好的解释科学计算，除介绍科学计算的定义、科学计算的运用过程以及中国科学计算的专家之外，主要是分析一些常用的数值算法和算法的matlab程序和其运算结果，比如解非线性方程、解线性方程组，求解一些难于求原函数的积分和微分的数值解，每个算法都附有程序和运算结果。在解说这些算法之前本文先介绍了matlab软件的一些基本功能和用法。在分析完这些算法之后本文又介绍一些科学计算的实际生活中运用例子即科学计算在工程中的运用。最后以科学计算的意义结束本次毕业论文。另外由于科学计算现已经成为一门完整的科学体系，要从每个角度深度去分析是不可能的了，所以本文主要是从一些常用的例子，深入浅出的去解说科学计算这门神秘的数学科学.关键词：科学计算 运用过程 数值算法 matlab 神秘的数学科学Discussion on Scientific ComputingAbstract：This thesis is to intro

2、duce the basic concepts of scientific computing，In order to explain the scientific computing ，it introduced the definition of scientific computing, the process of applying of scientific computing and Chinese scientific computing experts. We also analyzed some commonly used numerical algorithms and algorithms matlab program and the results of its operation. for example, for solving nonlinear equations, solving linear equations, Integral numerical solution that are difficult to seek the original f

3、unction and Differential numerical solution. In addition, each algorithm is accompanied by procedures and computational results. This article introduces some basic functions and usage of the Matlab software before it. Later introduced the use of scientific computing in real life use of examples of scientific computing in engineering. Finally, the significance of scientific computing to the end of this thesis. because Scientific computing now has become a complete scientific system, it is not pos

4、sible to analyze the scientific computing From every angle in depth, In this paper, some common examples of simple terms to explain the scientific computing -mysterious Mathematical SciencesKey words: scientific computing process of applying numerical algorithms matlab mysterious Mathematical Sciences目录一 科学计算的概述51.1 科学计算的定义51.2 从经典数学到科学计算51.3 我国计算科学主要专家介绍51.3.1 冯康61.3.2 周毓麟61.3.3 石钟慈6二 科学计算主要软件matlab简介72.1使用介绍72.2 Matlab-自然简洁的编程82.3 Matlab-多种绘图功能8三 科学计算的具体过程介绍83.1 对实际工程问题进行数学建模93.2 对数学问题给出数值计算方法

5、93.3 对数值计算方法进行程序设计93.4 上机计算并分析结果9四 科学计算的的一般数值计算介绍104.1 解解非线性代数方程-二分法104.2 解线性代数方程组124.3积分问题134.3.1 简单的递推法144.3.2 复合梯形求积公式154.4 微分方程求解16五 科学计算在工程中的运用175.1 数值模拟计算在河流防洪工程中的运用175.2数值模拟在采矿工程中的应用185.3 数值天气预报18六 科学计算的意义和结束语196.1 科学计算的意义196.2 结束语196.21 总结196.2.2 感谢20七 参考文献20 一 科学计算的概述1.1 科学计算的定义科学计算也就是数值计算，科学计算是指应用计算机去解决科学研究和工程技术中所遇到的数学计算。在现代科学和工程技术中，经常会碰到大量复杂的数学计算问题，这些问题用一般的计算工具来解决是相当的困难，而用计算机来处理却非常容易。 自然科学规律通常可以用各种类型的数学方程式表达，科学计算的最终目的就是寻找这些方程式的最优数值解。这种计算可能涉及庞大的运算量，因而简单的计算工具难以胜任。在计算机普及之前，科学研究和工程设计主要依靠实

6、验或试验提供数据，计算的作用仅处于辅助地位。随着计算机的迅速发展，使越来越多的复杂工程计算成为可能。利用计算机进行科学计算带来了巨大的经济效益，同时也使科学技术本身发生了根本变化：传统的科学技术只包括理论和试验两个组成部分，使用计算机后，计算已成为同等重要的第三个组成部分。1.2 从经典数学到科学计算当我们翻开M.Klein的名著古今数学思想史，回顾几千年来的数学发展，尤其是牛顿和莱姆尼茨创立微积分以来，数学这门学科已经建立了一个属于自己的庞大、优美、完整并且严整的理论体系，对科学技术的发展起到了巨大的推动作用。数学与科学技术的发展是相互促进的，共同进步的。但是许多数学问题，看似简单，人们却不能按照过去的思维与要求，以有限的形式完整地去解决它们。数学家比较容易解决许多“正问题”，但对于“反问题”却很棘手。例如，人们很容易就能计算多项式，但要求=0的根就很难了。容易求微分但的积分就很难求出来了。容易作微分的微分，但求解微分方程=0却很难等等。所以说古典数学中求有限形式的解得理论与方法，在面对这些现实问题的时候却显得力不从心。1.3 我国计算科学主要专家介绍1.3.1 冯康冯康（19201

7、993）数学家，应用数学和计算数学家。中国现代计算数学研究的开拓者。独立创造了有限元方法，自然归化和自然边界元方法，开辟了辛几何和辛格式研究新领域，为组建和指导我国计算数学队伍做出了重大贡献。冯康是一生中作出两项国际公认的重大创造的少有学者之一，他早年学习物理，之后去苏联研究函数论和拓扑，有很深的数学物理功底。1957年受命组建国家计算中心。1.3.2 周毓麟周毓麟（1923）是我国著名的拓扑学、偏微分方程与计算科学家。1953年留学苏联莫斯科大学，研究偏微分方程，是我国最早用先验估计和拓扑方法等现代方法研究非线性偏微分方程的专家。1960年调回国防科工委从事核武器与数值模拟的研究，他不但为我国“两弹一星”成功做了默默的贡献，而且他还对差分法首次建立离散sobolev空间的嵌入理论，并用于偏微分方程研究，建立全新的体系。在年事已高时还提出抛物问题的并行算法。1.3.3 石钟慈石钟慈（1933）是我国和国际著名的计算科学家。早年在浙江大学和复旦大学学习基础数学，之后去苏联留学研究计算数学，1962年回国，在中科院计算所工作，成为冯康院士的得力助手、合作者和接班人。曾与冯康一起研究弹性组合

8、结构的数学理论，获得国家自然科学奖。80年代石钟慈又赴德国洪堡基金会研究。对四阶板问题的非协调有限元的研究，提出了非协调元收敛的f-e-m检验准则，成为以后一序列研究的基石。二 科学计算主要软件matlab简介科学计算的已经有多种数学软件，如matlab，mathematics和maple等，它们都有非常强大的功能和友好界面，对初学者使用比较容易入门。今天主要是简单介绍一下matlab，它是英文matrix laboratory的缩写。2.1使用介绍首先点击matlab桌面图标，得到一个命令窗口。用鼠标单击命令窗口上的任意选项，例如file等，都会下拉一个菜单，上面有很多功能可以供你选用。另外，你还可以再桌面的下面直接编写简单的程序，点击回车键，就可以得到计算结果，但是假如有错，这个程序不能再修改使用，只能再复制。因为我们一般不采用这种方式，而是采用先制作一个新M文档的方式（他可以存储和修改）。在制作之前要在current directory 右边单击，下拉 文件浏览文件夹，确定你的文档可以保存在那里。先单击file 下拉一个菜单 将鼠标移到new， 单击m-file 即出现一个新的窗

9、口untitled，可以在这里写你的程序，程序写好后，再单击file，存储在刚才已设计好的文档目录里。以后计算式，也可以再matlab桌面的同样路径下单击file再下拉菜单中单击open，找到你的文件就可以调用你原来的文件了。 计算：只要用鼠标拖拉function后的文件名复制它，在matlab的窗口后粘贴，直接按回车键，就开始计算了。Matlab中也有很多已经定义的一些特殊语句和函数。因此在定义一个新的变量名时不能和已有的相冲突，为了避免这种情况你可以把变量名设置的长一些，一般不能超过19个字符，或者有一定含义，相关谐音便于记忆。2.2 Matlab-自然简洁的编程Matlab可以进行复杂的程序编写，因为它具有和vc编程环境相似的功能，例如常用的编程语句：循环语句forend 条件语句ifelse.end 等，除此之外还有丰富的内部函数abs（x）绝对值；cos（x）余弦函数；等你甚至还可以自定义函数。2.3 Matlab-多种绘图功能计算的可视化是现代科学计算中输出计算结果非常重要的手段，matlab提供了许多可选用的图形工具。例如plot的二维图形和mesh的三维图形，还可以制作movie动画等，这样使得计算结果的显示变得丰富多彩。三 科学计算的具体过程介绍科学计算是人类从事科学研究和工程技术活动不可缺少的手段之一，在科学计算与计算技术飞速发展的今天，为使计算机能更好地应用于科学研究和工程技术领域，必须按照下面的步骤进行：实际问题数学模型数值方法

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