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热导方程的Matlab数值解方法

另一方面,在该时间内从后端流出的热量为: ? 在没有其他热源的情况下,体积元S∆x吸收的热量使之温度升高。而温度升高的描述则是基于热体比热c的定义: ?...最终结果有没有觉得神秘复杂的热导方程好像也不是那么难计算,就是一个累计加和的形式,很简单。...end; surf(x,t,s); xlabel('x'),ylabel('t'),zlabel('T'); title(' 分离变量法(无穷)'); axis([0 pi 0 1 0 100]) 热导方程的数值解代码出乎意料的简洁...有限差分方法以泰勒级数展开等方法,把控制方程中的导数用网格节点上函数值的差商代替进行离散,从而建立以网格节点上的值为未知数的代数方程组. ? 离散化: ? ?...,数值解的代码过程很简单,主要是数学问题,第一种方法用到了分离变量的思想使得温度变得简单。

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花书第一谈之数值计算

花书第一谈之数值计算 0.导语 今天开刷花书第四章:数值计算。...然而实数的精度是无限的,而计算机能够表达的精度是有限的,这就涉及到许多数值计算方法的问题。因此机器学习中需要大量的数值运算,通常指的是迭代更新求解数学问题。常见的操作包括优化算法和线性方程组的求解。...1.上溢和下溢 上溢 当大数量级的数被近似为+∞或−∞时,进一步的运算容易导致这些无限值为非数字。 下溢 由于计算机进行数值计算时精度有限,下溢是在四舍五入为零时发生。...因此必须实现一个单独的函数,并以数值稳定的方式计算log softmax。 2.病态条件 条件数用于表征当输入发生微小变化时,函数变化的快慢程度。 考虑函数: ?...有的时候我们可能还需要求某一个函数的二阶导数,对于 ? ,其对于xj求偏导后再对xi求偏导可以表示为 ?

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    数值分析笔记(3)——数值计算中的原则

    数值计算中的原则 避免两个相近的数相减 如上图所示,因为 x 和 y 非常相近,所以 x-y << 0 ,而 x - y 又位于分母,所以会导致误差变得非常大。...}{a} \] 防止大数“吃掉”小数 吃掉即,与小数的计算过程对最终结果不起作用。...这个问题是由计算机的存储数据的方式造成的。 解决方法: 绝对值太小的数不宜作除数 如果商特别大,下面继续加减乘除运算的时候可能会出现“大数吃掉小数”。...例如,如果这里的y恰好就是那个很小的数,那么就可能导致商绝对误差很大。 注意简化计算程序,减少计算次数 每一步计算都可能出现舍入误差,所以步骤太多的话可能会导致误差过大。...可以转换成下图公式: 选用数值稳定性好的算法 例题:求积分 可以看到第一步就出现了舍入误差,接着积累下去:

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    rhai 基础之数值计算和格式化

    “_” 下划线分隔符可以自由添加,并且在数值中被忽略——除了在最开始位置或小数点(“.”)之后。...FLOAT rhai 的数值计算和操作,和 Rust 是基本相同的。基本的操作符,以及内置函数(如 sin、cos、abs、round 等等)都完全支持。 但格式化输出支持方面,进行了诸多删减。...如果您是在 Rust 代码中嵌入 rhai 脚本,那么可以通过在 format、print/println、write 等宏中直接调用 rhai 的计算结果。...比如,我想在模板或者 react、vue 中用 rhai 脚本替代部分 JavaScript,进行数值输出的格式化:将整数数值转换为以 k(1000)为单位的格式,并四舍五入,以及仅保留一位小数。...如下代码示例: // 通过 html 传递需要计算的数值 let number = params[0]; if number < 1000 { number } else { //

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    数值计算系列之牛顿插值原理及实现

    前言 本文介绍了插值概念和一般的计算方法,介绍了用于简化插值函数计算的牛顿插值方法。最后给出牛顿向前插值算法的python实现。...假定存在一个未知函数 y=f(x) ,已知若干个点处的函数值: [data1.jpg] f(x)满足上述数据,但是满足上述数据的函数有无数个,没有办法从这一组数据中准确的得出f(x) 所谓插值,就是找到一个满足上述数据的足够好的函数...一个足够好的近似函数\phi(x),应当具备以下特点: 形式简单 容易计算 足够好的性态,即具有足够高阶的导数(连续优于间断,可导优于连续) 具有这样的特点的函数,通常是一类函数,比如多项式。...不失一般性,本文基于递归实现非等距节点的牛顿插值算法。 功能设计 Newton插值算法极大的简化了计算,相对于Lagrange插值,最大的优势在于其具有计算的继承性。...解决这种问题最常见的思维方式是自顶向下的模式,计算n+1个数据的插值函数时,先去计算前n个数据的插值函数,先计算前n-1个数据的插值函数,直到最后只有一个插值节点,写出这个节点的插值函数,然后依次回溯。

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    【考研408&计算机组成原理】数值表示和运算之快速数值转换

    找我拉进测试群免费体验哦 这一章希望分享一份快速数值转换的技巧笔记 目录 这一章希望分享一份快速数值转换的技巧笔记 数值转换的几个方向 进制转换 这里我们可以观察这个表发现一个规律,那就是所有十六进制的每一位都能够用...二进制的四位来表示 各种“码”的转换 关于原码、反码、补码以及移码的转换,以下是整理的要点: 其中原码转补码的小技巧 考研易错点难点:浮点数 先说浮点数的定义 ☆求补运算的使用 数值转换的几个方向 进制转换...首先考研只会考到2进制 10进制 和16进制的转换 所以对于这些数值之间的表示和不同进制之间的转换就成为了一项必备技能 而这些进制的转换相信大家都不陌生 通过辗转相除法之类的计算方法就能计算得出, 但我这里要记录的...其余位表示数值的大小。 反码: 正数的反码与其原码相同。 负数的反码是将其原码除符号位外的所有位取反。 补码: 正数的补码与其原码相同。 负数的补码是其反码加1。...:浮点数 先说浮点数的定义 之所以“浮” 是因为他的小数点 飘忽不定 例如1.01 可以写成10.1*10^-1 所以计算机当中需要一个统一的标准 将这些小数给统一起来 就有了下面的部分 来介绍计算机是如何统一的表示浮点数的

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    数值计算方法 Chapter8. 常微分方程的数值解

    数值计算方法 Chapter8. 常微分方程的数值解 0. 问题描述 1. Euler公式 1. 向前Euler公式 2. 向后Euler公式 3. 梯形公式 2....常微分方程组的数值解法 1. 一阶常微分方程组的数值解法 2. 高阶微分方程数值方法 0....只要满足上述方程组,对应的参数 均可以令上两式在二阶导范围内没有误差。...而线性多步法的近似思路则是用采用之前的插值公式的思路,来对 来进行拟合,然后用这个拟合函数来计算后面这个积分值。...给出书中的描述如下: 若用积分节点 构造插值多项式近似 ,在区间 上计算数值积分 \int_{x_{n-p}}^{x_{n+1}}y'(x)dx ,则称构造计算 的方法为线性多步法。

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    PyTorch使用------张量的创建和数值计算

    PyTorch以其动态计算图、易于使用的API和强大的社区支持,成为科研人员、数据科学家及工程师的首选框架。它不仅简化了模型设计、训练与部署流程,还极大地提高了实验效率和创新能力。...张量的数值计算 2.1 张量基本运算 基本运算中,包括 add、sub、mul、div、neg 等函数, 以及这些函数的带下划线的版本 add_、sub_、mul_、div_、neg_,其中带下划线的版本为修改原数据...不修改原数据的计算 def test01(): ​ # 第一个参数: 开始值 # 第二个参数: 结束值 # 第三个参数: 形状 data = torch.randint(...修改原数据的计算(inplace方式的计算) def test02(): ​ data = torch.randint(0, 10, [2, 3]) print(data) ​...我们也可以将张量创建在 GPU 上, 能够利用对于矩阵计算的优势加快模型训练。

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    ES6之数值的扩展

    ES6对于数值的扩展大部分是方法,属性会比较少。 之前说过,严格模式八进制不能使用前缀0表示,ES6规定必须使用0o。...限制了精确的限度,转成二进制位超过了53个二进制位,超过就会被丢弃,超过限制的会自动转成0: Number.EPSILON: 之前就分享过,所有的程序计算都有一些误差的存在,比如: console.log...对于非数值,会先将其转换为数值。...无法转为数值的值,会返回NaN: 整数返回+1 负数返回-1 0返回0 -0返回-0 无法转成数值的返回NaN Math.cbrt()计算一个数的立方根,对于非数值也是先调用Number方法转成数值。...新增指数运算符**,需要注意的是是右结合,多个连用的时候,从右边开始计算: console.log(2 ** 3 ** 2);//512 (完)

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    简单易懂的讲解深度学习(入门系列之七)

    直到2012年以后,随着大数据和大计算(GPU、云计算等)的兴起,深度学习才开始大行其道,一时间甚嚣尘上。 ?...对于特定函数的某个特定点,它的梯度就表示从该点出发,该函数值增长最为迅猛的方向(direction of greatest increase of a function)。...说到“偏导”,这里顺便“轻拍”一下国内的翻译。“偏导”的英文本意是“partial derivatives(局部导数)”,书本上常翻译为“偏导”,可能会把读者的思路引导“偏”了。...爬过山的人,可能会有这样的体会,爬坡愈平缓(相当于斜率较小),抵达山峰(函数峰值)的过程就越缓慢,而如果不考虑爬山的重力阻力(对于计算机而言不存在这样的阻力),山坡越陡峭(相当于斜率越大),顺着这样的山坡爬山...由此可见,BP算法影响之深,以至于“深度学习”都离不开它! “世上没有白走的路,每一步都算数”。希望你能持续关注。

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    【机器学习算法系列】机器学习中梯度下降法和牛顿法的比较

    每次迭代的过程是这样: 首先计算目标函数在当前参数值的斜率(梯度),然后乘以步长因子后带入更新公式,如图点所在位置(极值点右边),此时斜率为正,那么更新参数后参数减小,更接近极小值对应的参数。...如果更新参数后,当前参数值仍然在极值点右边,那么继续上面更新,效果一样。 如果更新参数后,当前参数值到了极值点的左边,然后计算斜率会发现是负的,这样经过再一次更新后就会又向着极值点的方向更新。...牛顿法 首先得明确,牛顿法是为了求解函数值为零的时候变量的取值问题的,具体地,当要求解 f(θ)=0时,如果 f可导,那么可以通过迭代公式 ? 来迭代求得最小值。通过一组图来说明这个过程。 ?...当应用于求解最大似然估计的值时,变成ℓ′(θ)=0的问题。这个与梯度下降不同,梯度下降的目的是直接求解目标函数极小值,而牛顿法则变相地通过求解目标函数一阶导为零的参数值,进而求得目标函数最小值。...牛顿法收敛速度相比梯度下降法很快,而且由于海森矩阵的的逆在迭代中不断减小,起到逐渐缩小步长的效果。 牛顿法的缺点就是计算海森矩阵的逆比较困难,消耗时间和计算资源。因此有了拟牛顿法。 ·END·

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    递归算法题练习(数的计算、带备忘录的递归、计算函数值)

    避免不必要的重复计算,尽可能优化递归函数的性能(例如使用记忆化)。 递归和循环的比较 递归的特点: 直观、简洁,易于理解和实现 适用于问题的规模可以通过递归调用不断减小的情况。...return res; } int main() { int n; cin >> n; a[1] = n; cout << dfs(2) << '\n'; return 0; } (三、计算函数值...任务: 编写一个程序,根据输入的正整数α,计算神秘函数S(α)的值。正确解答这道难题将获得通行证,得以进入神秘花园探索知识宝藏。...当 x 为偶数时,由于 S(x)=S(x/2),故我们只需要计算 S(x/2) 的值并返回即可,这时我们再次调用我们定义的函数并以 x/2 为初始值。...当 x 为奇数时,由于 S(x)=S(x−1)+1,故我们只需要计算S(x−1) 的值并返回 S(x−1)+1 即可,这时我们再次调用我们定义的函数并以 x−1 为初始值。

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    从补码谈计算机的数值存储和展示

    上下文约束 默认围绕8位计算机展开讨论。 问题 在进入正文之前,先提三个问题: 计算机中的数为什么用补码(2's complement)来表示和存储? 补码的计算规则是怎么来的?...当我们想象比特流的存储过程时,不免好奇自己头脑中的数值概念(尤其是负数和小数)怎么被计算机编码成有意义的比特流?这些比特流如何被正确地计算成另一种比特流?...在更高层次上,编程语言中的short, int, unsigned int, long, long long等数值类型是怎样被计算机正确地识别的?...按照原码的定义,-1的二进制表示是1000 0001,那么计算1-1,也就是计算0000 0001 + 1000 0001 = 1000 0010,这个数表示的是十进制中的-2。...补码的计算规则是怎么来的? 正数的补码就是其本身; 负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后+1 先说说反码计算方式的由来。

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    从零开始深度学习(四):梯度下降法

    梯度下降法的形象化说明 在这个图中,横轴表示空间参数 和 ,代价函数(成本函数) 是曲面,因此曲面高度就是 在某一点的函数值。...开始寻找代价函数(成本函数) 函数值的最小值。 2. 朝最陡的下坡方向走一步,不断地迭代 朝最陡的下坡方向走一步,如图,走到了如图中第二个小红点处。...简要说明一下式子中的符号, 表示求偏导符号,可以读作 round; 就是函数 对 求偏导,在代码中为 ; 就是函数 对 求偏导,在代码中为 。...对于导数更加形象化的理解就是 斜率(slope)。 如图该点的导数就是这个点相切于 的小三角形的高除宽(这是高中数学学过的,不会的去百度——导数)。...假设初始化如图点为起始点,该点处的斜率的符号是正,即 ,所以接下来会向左走一步(假设该点处的斜率的符号是负的,则会向右走一步),如图: 不断地向左走,直至逼近最小值点,这就是梯度下降法的迭代过程。

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    详解Softmax函数

    引入指数形式的缺点 指数函数的曲线斜率逐渐增大虽然能够将输出值拉开距离,但是也带来了缺点,当 值非常大的话,计算得到的数值也会变的非常大,数值可能会溢出。...由于Softmax函数的数值计算过程中,很容易因为输出节点的输出值比较大而发生数值溢出的现象,在计算交叉熵的时候也可能会出现数值溢出的问题。...为了数值计算的稳定性,TensorFlow提供了一个统一的接口,将Softmax与交叉熵损失函数同时实现,同时也处理了数值不稳定的异常,使用TensorFlow深度学习框架的时候,一般推荐使用这个统一的接口...b Softmax 函 数 求 导 单个输出节点的二分类问题一般在输出节点上使用Sigmoid函数,拥有两个及其以上的输出节点的二分类或者多分类问题一般在输出节点上使用Softmax函数。...▲简单计算图 可以将梯度看成是高维的导数,而导数简单来说就是切线的斜率,也就是y轴的改变量与x轴的改变量的比值。

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    数值计算方法 Chapter7. 计算矩阵的特征值和特征向量

    数值计算方法 Chapter7. 计算矩阵的特征值和特征向量 0. 问题描述 1. 幂法 1. 思路 2. 规范运算 3. 伪代码实现 2. 反幂法 1. 思路 & 方法 2....问题描述 这一章节面对的问题是说,给定一个 阶矩阵,如何数值求解其特征值,即: A...规范运算 基于上述思路,我们给出幂法计算的规范运算方法: {...需要额外说明的是,由于这里使用的迭代与之前的幂法是相反的,因此,这里求解的是 当中绝对值最大的特征值,也就是 当中绝对值最小的特征值。...本质上来说,Jacobi方法依然还是进行迭代,不过其迭代的思路则是不断地对矩阵进行酉变换,使之收敛到一个对角矩阵上面,此时对角矩阵的各个对角元就是原矩阵的特征值。

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