闭卷重建《边值问题与适定性》的定义、公式链、数值基准、算法、误差预算与失败案例。
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闭卷重建《射击法和灵敏度》的定义、公式链、数值基准、算法、误差预算与失败案例。
闭卷重建《有限差分离散》的定义、公式链、数值基准、算法、误差预算与失败案例。
闭卷重建《三对角系统》的定义、公式链、数值基准、算法、误差预算与失败案例。
闭卷重建《非线性边值迭代》的定义、公式链、数值基准、算法、误差预算与失败案例。
闭卷重建《本征值边值问题》的定义、公式链、数值基准、算法、误差预算与失败案例。
闭卷重建《误差估计与网格加密》的定义、公式链、数值基准、算法、误差预算与失败案例。
对象:shooting;sensitivity;boundary residual;multiple shooting;initial slope;公式:设s=y′(a),Φ(s)=y(b;s)-β;Newton可同时积分灵敏度z=∂y/∂s,用s←s-Φ/z(b)。;基准:y″=-y,y(0)=0,y(π/2)=1,试s=.8得右端.8,残差-.2;z(b)=1,一次改到s=1得sin x。;边界:单射击可能溢出;求到的“根”可能只是积分误差零点,需提高积分精度复核。
对象:BVP;well-posedness;boundary condition;zero mode;compatibility;公式:二阶 -(py′)′+qy=f 配两条独立边界;齐次算子若有非零零模,非齐次问题可能不唯一或需相容条件。;基准:y″=0,y(0)=0,y(1)=1唯一解x;只给左端则Cx无穷多;Neumann-Neumann Poisson有常数零模。;边界:两个条件误施同端会改变问题;漏掉Neumann相容性会让矩阵奇异。
对象:tridiagonal;Thomas;forward sweep;back substitution;diagonal dominance;公式:c′1=c1/b1,d′1=d1/b1;den_i=b_i-a_i c′{i-1},c′i=c_i/den_i,d′i=(d_i-a_i d′{i-1})/den_i;回代x_n=d′n,x_i=d′i-c′i x_{i+1}。严格对角占优或对称正定常保证主元安全。;基准:4×4主对角4、上下-1,右端(3,2,2,3):c′=(-1/4,-4/15,-15/56),d′=(3/4,11/15,41/56,1),回代x=(1,1,1,1),逐行代回成立。;边界:可逆矩阵[[0,1,0],[1,2,1],[0,1,2]]首主元为0,普通Thomas会除零;原地覆盖后也不能用修改数组算假残差。
对象:finite difference;stencil;Dirichlet;manufactured solution;grid error;公式:对-y″=f,(-y_{i-1}+2y_i-y_{i+1})/h²=f_i,局部O(h²);Dirichlet值移入右端。;基准:[0,1],h=1/3,-y″=2,边界0:[[2,-1],[-1,2]]y=h²(2,2),解y1=y2=2/9,吻合x(1-x)。;边界:h²和边界符号最易错;用常数、线性、二次函数分别测模板。
对象:eigen BVP;generalized eigenproblem;normalization;orthogonality;spectrum;公式:弦振动-u″=λu的差分K=h^-2 tridiag(-1,2,-1),离散λ_k=4h^-2 sin²(kπh/2),趋向(kπ)²。;基准:3个内部点h=1/4,最低λ=4/h² sin²(π/8)=9.3726,接近π²=9.8696,加密后逼近。;边界:本征向量符号翻转非错误;漏除边界未知量会引入伪零模。
对象:nonlinear BVP;residual;Jacobian;damped Newton;continuation;公式:对-u″+u³=f,F_i=(-u_{i-1}+2u_i-u_{i+1})/h²+u_i³-f_i,Jacobian主对角2/h²+3u_i²,上下-1/h²。;基准:两内部点h=1/3、边界0、f=2,从u=0起,J=[[18,-9],[-9,18]],首步Δ=(2/9,2/9)。;边界:只看步长会在阻尼趋零时假收敛;漏3u²项可用Jv测试抓住。
对象:grid refinement;observed order;Richardson;asymptotic range;error budget;公式:若Q_h=Q+Ch^p,则p_obs=log2(|Q_2h-Q_h|/|Q_h-Q_h/2|),外推Q≈Q_h/2+(Q_h/2-Q_h)/(2^p-1)。;基准:Q_.2=1.04,Q_.1=1.01,Q_.05=1.0025,差比4故p=2,外推1.0025+(1.0025-1.01)/3=1。;边界:若每层同时改时间步、区域或样本,无法归因;比较点不一致也制造假误差。