闭卷重建《Fourier谱微分》的定义、公式链、数值基准、算法、误差预算与失败案例。
计算物理 · 小纸条
选一章打印。双面打印(按长边翻页)后沿虚线剪开,每张卡片正面题目、背面答案。
闭卷重建《周期Poisson谱解》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《Chebyshev节点与微分矩阵》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《配置法和Galerkin法》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《伪谱非线性项》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《混叠、滤波与2/3规则》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《谱收敛和边界处理》的定义、公式链、数值基准、算法、误差预算与失败案例。
对象:spectral Poisson;zero mode;compatibility;normalization;periodic;公式:-u″=f给k²û=f̂;k≠0时û=f̂/k²,k=0需设均值且验f̂0=0。;基准:f=sin2x得u=sin2x/4;f=1没有周期解,不能把零模除零。;边界:静默设零模为0会掩盖不相容,必须输出均值门禁。
对象:Fourier;spectral derivative;FFT;wave number;periodic;公式:u=Σû_k e^{ikx},u_x=Σikû_k e^{ikx};实际波数还含2π/L。;基准:u=sin3x只含±3模,乘ik逆变换应为3cos3x。;边界:漏2π/L使导数差常数倍;FFT索引与负波数排列必须一致。
对象:collocation;Galerkin;weak form;test function;orthogonality;公式:配置Lu_N=f_j;Galerkin〈φ_i,L[u_N]-f〉=0。;基准:正弦基解零边界Poisson时刚度矩阵对角,模态系数为源项系数除k²。;边界:把点值乘法当投影会引入积分与混叠误差。
对象:Chebyshev;differentiation matrix;collocation;mapping;endpoint;公式:x_j=cos(jπ/N),D_ij为Lagrange基导数;映射[a,b]后D乘2/(b-a)。;基准:u=x³,N≥3时Du应逐节点精确等于3x²。;边界:节点常从1排到-1,边界索引反向会交换左右条件。
对象:dealiasing;two-thirds;three-halves;padding;filter;公式:N模式仅保留|k|≤N/3;3/2扩展网格算乘积后截回。;基准:N=12保留|k|≤4,两个k=4相乘的k=8在扩展网格表示,最终删除而不折到-4。;边界:掩码若与FFT排序不一致会删错低频;用单模平方核验。
对象:pseudospectral;nonlinear;convolution;aliasing;Nyquist;公式:u含p,q波数时u²含p±q;超Nyquist频率按采样模N混叠。;基准:N=8,k=3平方含k=6,会伪装成k=-2污染低频。;边界:提高时间阶不能修复空间混叠;需补零或截断卷积。
对象:spectral convergence;Gibbs;coefficient decay;matching;filter;公式:解析函数系数常指数衰减;仅s阶光滑则约|k|^{-(s+1)},Gibbs过冲不随N消失只变窄。;基准:方波增N后跳点过冲幅度近似不变;sin x只需单模精确表示。;边界:滤波会改变守恒与分辨率,须同时报告原始、滤波结果及系数尾。