① S數值計算方法目錄
在數值計算的探索中,我們首先遇到的是誤差的管理。它起源於數據測量或計算過程中的不精確性,分為絕對誤差、相對誤差和有效數字的分析。理解誤差如何在計算中傳播至關重要,以確保結果的准確性。在進行數值計算時,要注意的一些關鍵問題不容忽視。
接著,我們轉向函數插值技術,這是處理數據缺失或擬合數據曲線的有效手段。從多項式差值問題開始,拉格朗日插值法和牛頓插值法展示了基本原理,而埃爾米特插值和分段低次插值則進一步擴展了方法。樣條插值則為更復雜的數據擬合提供了策略,習題二將幫助你鞏固這些概念。
曲線擬合是數據擬合中的重要環節,最小二乘法是最基礎的方法。多項式曲線擬合、加權最小二乘和正交多項式擬合則提供了不同復雜度的解決方案。習題三將引導你實踐這些技術。
深入到數值積分與微分,我們學習牛頓-柯特斯求積公式,復化求積、龍貝格求值公式,以及各種求積方法。數值微分是理解函數導數的重要工具,習題四將帶你掌握這些技巧。
方程求根是解決問題的核心,二分法、迭代法、牛頓迭代法和弦割法是解決方程的常用策略,習題五提供了實踐操作的機會。
線性方程組的數值解法豐富多樣,包括高斯消去法、主元素高斯消去法,以及三角分解法和特殊解法。習題六將讓你熟悉這些方法的運用和理解。
接下來是矩陣特徵值和特徵向量的計算,冪法、反冪法和雅可比方法是求解過程中的關鍵步驟,習題七是這些知識的實戰檢驗。
最後,我們探討常微分方程的數值解法,包括歐拉方法、龍格-庫塔法和高級方法。習題八將帶你掌握這些高級技術,為實際問題提供解題策略。
完成所有習題後,你可以參考習題參考答案,進一步檢查和鞏固所學知識。在探索數值計算的道路上,實踐和理解是提升技能的關鍵。
② 有沒有好的數學速算方法
速演算法指利用數與數之間的特殊關系進行較快的加減乘除運算。這種運算方法稱為速演算法,心演算法。
1、速算一: 快心算
速算一: 快心算-----真正與小學數學教材同步的教學模式
快心算是目前唯一不藉助任何實物進行簡便運算的方法,既不用練算盤,也不用扳手指,更不用算盤。
快心算教材的編排和難度是緊扣小學數學大綱並於初中代數接軌,比小學課本更簡便的一門速算。簡化了筆算,加強了口算。簡單,易學,趣味性強,小學生通過短時間培訓後,多位數加,減,乘,除,不列豎式,直接可以寫出答數。
快心算的奇特效果
三年級以上任意多位數的乘除加減全部學完.
二年級多位數的加減,兩位數的乘法和一位數的除法.
一年級,多位數的加減.
幼兒園中,大班學會多位數加減法 為學齡前幼兒量身定做的,提前渡過小學口算這一關。小孩在幼兒園學習快心算對以後上小學有幫助孩子們做作業不再用草稿紙,看算直接寫答案.
快心算」有別於「珠心算」「手腦算」。西安教師牛宏偉發明的快心算,(牛宏偉老師獲得中華人民共和國國家知識產權局頒發的專利證書。專利號;ZL2008301174275.受中華人民共和國專利法的專利保護。) 主要是通過教材中的一定規則,對幼兒進行加減乘除快速運算訓練。「快心算」有助於提高孩子思維和行為的條理性、邏輯性以及靈敏性,鍛煉孩子眼、手、腦的同步快速反應,計算方法和中小學數學具有一致性,所以很受幼兒家長的歡迎。
快心算真正與小學數學教材同步的教學模式:
1:會演算法——筆算訓練,現今我國的教育體制是應試教育,檢驗學生的標準是考試成績單,那麼學生的主要任務就是應試,答題,答題要用筆寫,筆算訓練是教學的主線。與小學數學計算方法一致,不運用任何實物計算,無論橫式,豎式,連加連減都可運用自如,用筆做計算是啟動智慧快車的一把金鑰匙。
2:明算理—算理拼玩。會用筆寫題,不但要使孩子會演算法,還要讓孩子明白算理。 使孩子在拼玩中理解計算的算理,突破數的計算。孩子是在理解的基礎上完成的計算。
3:練速度——速度訓練,會用筆算題還遠遠不夠,小學的口算要有時間限定,是否達標要用時間說話,也就是會算題還不夠,主要還是要提速。
4:啟智慧——智力體操,不單純地學習計算,著重培養孩子的數學思維能力,全面激發左右腦潛能,開發全腦。經過快心算的訓練,學前孩子可以深刻的理解數學的本質(包含),數的意義(基數,序數,和包含),數的運算機理(同數位的數的加減,)數學邏輯運算的方式,使孩子掌握處理復雜信息分解方法,發散思維,逆向思維得到了發展。孩子得到一個反應敏銳的大腦。
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2、速算二:袖裡吞金
速算二:央視熱播劇《走西口》里豆花多次誇田青會「袖裡吞金」速算。(就是計算不藉助算盤)!那究竟什麼是袖裡吞金速演算法?
袖裡吞金就是一種速算的方法,是我國古代商人發明的一種數值計算方法,古代人的衣服袖子肥大,計算時只見兩手在袖中進行,固叫袖裡吞金速算。這種計算方法過去曾有一段歌謠流傳;「袖裡吞金妙如仙,靈指一動數目全,無價之寶學到手,不遇知音不與傳」。
袖裡吞金速演算法就是一種民間的手心算的方法,中國的商賈數學,晉商一面走路一面算賬,,十個手指就是一把算盤,所以山西人平時總將一雙手吞在袖裡,怕泄露了他的經濟秘密。過去人們為了謀生不會輕易將這種演算法的秘笈外傳,一種在中華大地上流傳了至少400多年名叫「袖裡吞金」的速算方式也瀕臨失傳。
根據有關資料顯示,公元1573年,一位名叫徐心魯的學者,寫了一本《珠盤演算法》,最早描述了袖裡吞金速算;公元1592年,一位名叫程大位的數學家,出版了一本《演算法統籌》,首次對袖裡吞金進行了詳細描述。後來商人尤其是晉商,推廣使用了這門古代的速算方法。「袖裡吞金」演算法是山西票號秘不外傳的一門絕技,西安的一些大商家大掌櫃的都會這種速演算法。
袖裡吞金速算表示數的方法是以左手五指設點作為數碼盤,每個手指表示一位數,五個手指可表示個、十、百、千、萬五位數字。每個手指的上、中、下三節分別表示1-9個數。每節上布置著三個數碼,排列的規則是分左、中、右三列,手指左邊逆上(從下到上)排列1、2、3:手指中間順下(從上到下)排列4、5、6:手指右邊逆上排列7、8、9。袖裡吞金的計算方法是採用心算辦法利用大腦形象再現指算計算過程而求出結果的方法。它把左手當作一架五檔的虛算盤,用右手五指點按這個虛算盤來進行計算。記數時要用右手的手指點左手相對應的手指。其明確分工是:右手拇指/專點左手拇指,右手食指專點左手食指,右手中指專點左手中指,右手無名指專點左手無名指,右手小指專點左手小指。對應專業分工各不相擾。哪個手指點按數,哪個手指就伸開,手指不點按數時彎屈,表示0。它不藉助於任何計算工具,不列運算程序,只需兩手輕輕一合,便知答數,可進行十萬位以內的任意數的加減乘除四則運算。
袖裡吞金』速算,其運算速度(當然要經過一定時間的練習),加減可與電子計算機相媲美,乘除比珠算要快,平方、開平方比筆算快得多。雖然對於初學者來說,用『袖裡吞金』計算簡單的數據不如計算器快,但熟練掌握這項技能後,計算速度要超過計算器。曾經有人專門計算過『袖裡吞金』演算法的速度,一個熟練掌握這門技能的人,得數結果為3到4位數的乘法,大約為2秒鍾的時間;結果為5到7位數的,約為7秒鍾左右;
袖裡吞金速演算法雖然脫胎於珠算,但與珠算相比,不需要任何的工具,只要使用一雙手就可以了。由於「袖裡吞金」不用工具、不用眼看等特點,非常適合在野外作業時使用,在黑暗中也可以使用,尤其是對於盲人,更可以通過這種演算法來解決一些問題。「俗話說『十指連心』,運用手指來訓練計算技能,可以活動筋骨,心靈手巧,手巧促心靈,提高腦力。」
現如今,商人們不用袖裡吞金速演算法算賬了。但是,一些教育工作者,已將這種方法應運於兒童早教領域。西安牛宏偉老師從事教育工作多年,曾對袖裡吞金進行改進。使其更簡單易學,方便快捷。先後教過幾千名兒童學習改進型「袖裡吞金」。它在啟發兒童智力方面,有著良好效果。袖裡吞金——開發孩子的全腦。袖裡吞金不是特異功能,而是一種科學的教學方法。它比珠心算還神奇,利用手腦並用來完成加減乘除的快速計算,速度驚人,准確率高。它有效地開發了學生的大腦,激發了學生的潛能。 革新袖裡吞金速算------全腦手心算---已於2009年5月6日由牛宏偉老師獲得中華人民共和國國家知識產權局頒發的專利證書。專利號;ZL2008301164377.。受中華人民共和國專利法的專利保護。
袖裡吞金速演算法減少筆算列算式復雜的運算過程,省時省力,提高學生計算速度。能算十萬位以內任意數的加減乘除四則算。通過手腦並用來快速完成加減乘除計算,准確率高。經過兩三個月的學習,像64983+68496、78×63這樣的計算,低年級小朋友們兩手一合,答案便能脫口而出。
革新袖裡吞金速演算法---全腦手心算則是兒童用記在手,算在腦的方法,不用任何計算工具,不列豎式,兩手一合,便知答案。這種方法是:將左手的骨節橫紋模擬算盤上的算珠檔位來計數,把左手作為一架「五檔小算盤」用右手來拔珠計算,從而使人的雙手成為一個完美的計算器。學生在計算過程中可以運算出十萬位的結果,通俗易懂,簡單易學,真正達到訓練孩子的腦,心,手,提高孩子的運算能力,記憶力和自信心。
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3、速算三:蒙氏速算
速算三:蒙氏速算是在蒙氏數學基礎上的發展與創新,蒙氏數學相對低幼一點,而「蒙氏速算」是針對學前班孩子的,最大優勢就是幼小銜接好,與小學數學計算方法一致。適合幼兒園中班大班小朋友及小學一二年級學生學習。
蒙氏速算能使幼兒在拼玩中,深刻理解數字計算的根本原理。從而輕松突破孩子的數學計算關,數字的計算蘊藏著包含,分類,分解合並,歸納,對稱邏輯推理等抽象思維,而學前孩子只會圖象思維,不會理解和推理,所以學前孩子學習計算是非常困難的。蒙氏速算卡的誕生使數學計算的原理也能以圖象的形式顯示在孩子面前。孩子理解了算理了,自然計算也就簡單了。5和6兩個數一拼,不僅答案顯示出來,而且還能顯示為什麼要進位,這就是西安牛宏偉老師最新的發明專利,蒙氏速算(專利號:ZL2008301164396),它的一張卡片就包含著數字的寫法,數的形狀,數的量(基數)和數的包含4個信息。從而輕松帶領孩子進入有趣的數字王國。
蒙氏速算----算理簡捷,與國家九年義務教育課程標准完全接軌,使4.5歲兒童在一個學期內,可學會萬以內加減法的運算. 蒙氏速算從最基本的數概念入手一環扣一環,與小學數學計算方法一致。但教學方法簡單,學生易學,易接受。蒙氏速算輕鬆快樂的教學,利用卡通,實物等數字形象,把抽象枯燥的數學概念形象化,把復雜的問題簡單化。蒙氏速算是幼小銜接最佳數學課程,提高少兒數學素質的新方法。
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4、速算四:特殊數的速算
速算四:有條件的特殊數的速算
兩位數乘法速算技巧
原理:設兩位數分別為10A+B,10C+D,其積為S,根據多項式展開:
S= (10A+B) ×(10C+D)=10A×10C+ B×10C+10A×D+ B×D,而所謂速算,就是根據其中一些相等或互補(相加為十)的關系簡化上式,從而快速得出結果。
註:下文中 「--」代表十位和個位,因為兩位數的十位相乘得數的後面是兩個零,請大家不要忘了,前積就是前兩位,後積是後兩位,中積為中間兩位, 滿十前一,不足補零.
A.乘法速算
一.前數相同的:
1.1.十位是1,個位互補,即A=C=1,B+D=10,S=(10+B+D)×10+A×B
方法:百位為二,個位相乘,得數為後積,滿十前一。
例:13×17
13 + 7 = 2- - ( 「-」在不熟練的時候作為助記符,熟練後就可以不使用了)
3 × 7 = 21
-----------------------
221
即13×17= 221
1.2.十位是1,個位不互補,即A=C=1, B+D≠10,S=(10+B+D)×10+A×B
方法:乘數的個位與被乘數相加,得數為前積,兩數的個位相乘,得數為後積,滿十前一。
例:15×17
15 + 7 = 22- ( 「-」在不熟練的時候作為助記符,熟練後就可以不使用了)
5 × 7 = 35
-----------------------
255
即15×17 = 255
1.3.十位相同,個位互補,即A=C,B+D=10,S=A×(A+1)×10+A×B
方法:十位數加1,得出的和與十位數相乘,得數為前積,個位數相乘,得數為後積
例:56 × 54
(5 + 1) × 5 = 30- -
6 × 4 = 24
----------------------
3024
1.4.十位相同,個位不互補,即A=C,B+D≠10,S=A×(A+1)×10+A×B
方法:先頭加一再乘頭兩,得數為前積,尾乘尾,的數為後積,乘數相加,看比十大幾或小幾,大幾就加幾個乘數的頭乘十,反之亦然
例:67 × 64
(6+1)×6=42
7×4=28
7+4=11
11-10=1
4228+60=4288
----------------------
4288
方法2:兩首位相乘(即求首位的平方),得數作為前積,兩尾數的和與首位相乘,得數作為中積,滿十進一,兩尾數相乘,得數作為後積。
例:67 × 64
6 ×6 = 36- -
(4 + 7)×6 = 66 -
4 × 7 = 28
----------------------
4288
二、後數相同的:
2.1. 個位是1,十位互補 即 B=D=1, A+C=10 S=10A×10C+101
方法:十位與十位相乘,得數為前積,加上101.。
- -8 × 2 = 16- -
101
-----------------------
1701
2.2. <不是很簡便>個位是1,十位不互補 即 B=D=1, A+C≠10 S=10A×10C+10C+10A +1
方法:十位數乘積,加上十位數之和為前積,個位為1.。
例:71 ×91
70 × 90 = 63 - -
70 + 90 = 16 -
1
----------------------
6461
2.3個位是5,十位互補 即 B=D=5, A+C=10 S=10A×10C+25
方法:十位數乘積,加上十位數之和為前積,加上25。
例:35 × 75
3 × 7+ 5 = 26- -
25
----------------------
2625
2.4<不是很簡便>個位是5,十位不互補 即 B=D=5, A+C≠10 S=10A×10C+525
方法:兩首位相乘(即求首位的平方),得數作為前積,兩十位數的和與個位相乘,得數作為中積,滿十進一,兩尾數相乘,得數作為後積。
例: 75 ×95
7 × 9 = 63 - -
(7+ 9)× 5= 80 -
25
----------------------------
7125
2.5. 個位相同,十位互補 即 B=D, A+C=10 S=10A×10C+B100+B2
方法:十位與十位相乘加上個位,得數為前積,加上個位平方。
例:86 × 26
8 × 2+6 = 22- -
36
-----------------------
2236
2.6.個位相同,十位非互補
方法:十位與十位相乘加上個位,得數為前積,加上個位平方,再看看十位相加比10大幾或小幾,大幾就加幾個個位乘十,小幾反之亦然
例:73×43
7×4+3=31
9
7+4=11
3109 +30=3139
-----------------------
3139
2.7.個位相同,十位非互補速演算法2
方法:頭乘頭,尾平方,再加上頭加尾的結果乘尾再乘10
例:73×43
7×4=28
9
2809+(7+4)×3×10=2809+11×30=2809+330=3139
-----------------------
3139
三、特殊類型的:
3.1、一因數數首尾相同,一因數十位與個位互補的兩位數相乘。
方法:互補的那個數首位加1,得出的和與被乘數首位相乘,得數為前積,兩尾數相乘,得數為後積,沒有十位用0補。
例: 66 × 37
(3 + 1)× 6 = 24- -
6 × 7 = 42
----------------------
2442
3.2、一因數數首尾相同,一因數十位與個位非互補的兩位數相乘。
方法:雜亂的那個數首位加1,得出的和與被乘數首位相乘,得數為前積,兩尾數相乘,得數為後積,沒有十位用0補,再看看非互補的因數相加比10大幾或小幾,大幾就加幾個相同數的數字乘十,反之亦然
例:38×44
(3+1)*4=12
8*4=32
1632
3+8=11
11-10=1
1632+40=1672
----------------------
1672
3.3、一因數數首尾互補,一因數十位與個位不相同的兩位數相乘。
方法:乘數首位加1,得出的和與被乘數首位相乘,得數為前積,兩尾數相乘,得數為後積,沒有十位用0補,再看看不相同的因數尾比頭大幾或小幾,大幾就加幾個互補數的頭乘十,反之亦然
例:46×75
(4+1)*7=35
6*5=30
5-7=-2
2*4=8
3530-80=3450
----------------------
3450
3.4、一因數數首比尾小一,一因數十位與個位相加等於9的兩位數相乘。
方法:湊9的數首位加1乘以首數的補數,得數為前積,首比尾小一的數的尾數的補數乘以湊9的數首位加1為後積,沒有十位用0補。
例:56×36
10-6=4
3+1=4
5*4=20
4*4=16
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2016
3.5、兩因數數首不同,尾互補的兩位數相乘。
方法:確定乘數與被乘數,反之亦然。被乘數頭加一與乘數頭相乘,得數為前積,尾乘尾,得數為後積。再看看被乘數的頭比乘數的頭大幾或小幾,大幾就加幾個乘數的尾乘十,反之亦然
例:74×56
(7+1)*5=40
4*6=24
7-5=2
2*6=12
12*10=120
4024+120=4144
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4144
3.6、兩因數首尾差一,尾數互補的演算法
方法:不用向第五個那麼麻煩了,取大的頭平方減一,得數為前積,大數的尾平方的補整百數為後積
例:24×36
3>2
3*3-1=8
6^2=36
100-36=64
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864
3.7、近100的兩位數演算法
方法:確定乘數與被乘數,反之亦然。再用被乘數減去乘數補數,得數為前積,再把兩數補數相乘,得數為後積(未滿10補零,滿百進一)
例:93×91
100-91=9
93-9=84
100-93=7
7*9=63
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8463
B、平方速算
一、求11~19 的平方
同上1.2,乘數的個位與被乘數相加,得數為前積,兩數的個位相乘,得數為後積,滿十前一
例:17 × 17
17 + 7 = 24-
7 × 7 = 49
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289
三、個位是5 的兩位數的平方
同上1.3,十位加1 乘以十位,在得數的後面接上25。
例:35 × 35
(3 + 1)× 3 = 12--
25
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1225
四、十位是5 的兩位數的平方
同上2.5,個位加25,在得數的後面接上個位平方。
例: 53 ×53
25 + 3 = 28--
3× 3 = 9
----------------------
2809
四、21~50 的兩位數的平方
求25~50之間的兩數的平方時,記住1~25的平方就簡單了, 11~19參照第一條,下面四個數據要牢記:
21 × 21 = 441
22 × 22 = 484
23 × 23 = 529
24 × 24 = 576
求25~50 的兩位數的平方,用底數減去25,得數為前積,50減去底數所得的差的平方作為後積,滿百進1,沒有十位補0。
例:37 × 37
37 - 25 = 12--
(50 - 37)^2 = 169
--------------------------------
1369
C、加減法
一、補數的概念與應用
補數的概念:補數是指從10、100、1000……中減去某一數後所剩下的數。
例如10減去9等於1,因此9的補數是1,反過來,1的補數是9。
補數的應用:在速算方法中將很常用到補數。例如求兩個接近100的數的乘法或除數,將看起來復雜的減法運算轉為簡單的加法運算等等。
D、除法速算
一、某數除以5、25、125時
1、 被除數 ÷ 5
= 被除數 ÷ (10 ÷ 2)
= 被除數 ÷ 10 × 2
= 被除數 × 2 ÷ 10
2、 被除數 ÷ 25
= 被除數 × 4 ÷100
= 被除數 × 2 × 2 ÷100
3、 被除數 ÷ 125
= 被除數 × 8 ÷1000
= 被除數 × 2 × 2 × 2 ÷1000
在加、減、乘、除四則運算中除法是最麻煩的一項,即使使用速演算法很多時候也要加上筆算才能更快更准地算出答案。因本人水平所限,上面的演算法不一定是最好的心演算法
編輯本段
5、速算五:史豐收速算
速算五:史豐收速算
由速算大師史豐收經過10年鑽研發明的快速計演算法,是直接憑大腦進行運算的方法,又稱為快速心算、快速腦算。這套方法打破人類幾千年從低位算起的傳統方法,運用進位規律,總結26句口訣,由高位算起,再配合指算,加快計算速度,能瞬間運算出正確結果,協助人類開發腦力,加強思維、分析、判斷和解決問題的能力,是當代應用數學的一大創舉。
這一套計演算法,1990年由國家正式命名為「史豐收速演算法」,現已編入中國九年制義務教育《現代小學數學》課本。聯合國教科文組織譽之為教育科學史上的奇跡,應向全世界推廣。
史豐收速演算法的主要特點如下:
⊙從高位算起,由左至右
⊙不用計算工具
⊙不列計算程序
⊙看見算式直接報出正確答案
⊙可以運用在多位數據的加減乘除以及乘方、開方、三角函數、對數等數學運算上
速 算 法 演 練 實 例
Example of Rapid Calculation in Practice
○史豐收速演算法易學易用,演算法是從高位數算起,記著史教授總結了的26句口訣(這些口訣不需死背,而是合乎科學規律,相互連系),用來表示一位數乘多位數的進位規律,掌握了這些口訣和一些具體法則,就能快速進行加、減、乘、除、乘方、開方、分數、函數、對數…等運算。
□本文針對乘法舉例說明
○速演算法和傳統乘法一樣,均需逐位地處理乘數的每位數字,我們把被乘數中正在處理的那個數位稱為「本位」,而從本位右側第一位到最末位所表示的數稱「後位數」。本位被乘以後,只取乘積的個位數,此即「本個」,而本位的後位數與乘數相乘後要進位的數就是「後進」。
○乘積的每位數是由「本個加後進」和的個位數即--
□本位積=(本個十後進)之和的個位數
○那麼我們演算時要由左而右地逐位求本個與後進,然後相加再取其個位數。現在,就以右例具體說明演算時的思維活動。
(例題) 被乘數首位前補0,列出算式:
7536×2=15072
乘數為2的進位規律是「2滿5進1」
7×2本個4,後位5,滿5進1,4+1得5
5×2本個0,後位3不進,得0
3×2本個6,後位6,滿5進1,6+1得7
6×2本個2,無後位,得2
在此我們只舉最簡單的例子供讀者參考,至於乘3、4……至乘9也均有一定的進位規律,限於篇幅,在此未能一一羅列。
「史豐收速演算法」即以這些進位規律為基礎,逐步發展而成,只要運用熟練,舉凡加減乘除四則多位數運算,均可達到快速准確的目的。
>>演練實例二
□掌握訣竅 人腦勝電腦
史豐收速演算法並不復雜,比傳統計演算法更易學、更快速、更准確,史豐收教授說一般人只要用心學習一個月,即可掌握竅門。
速演算法對於會計師、經貿人員、科學家們而言,可以提高計算速度,增加工作效益;對學童而言、可以開發智力、活用頭腦、幫助數理能力的增強。
編輯本段
6、速算六:金華全腦速算
金華全腦速算是模擬電腦運算程序而研發的快速腦算技術教程,它能使兒童快速學會腦算任意數加、減、乘、除、乘方及驗算。從而快速提高孩子的運算速度和准確率。
金華全腦速算的運算原理:
金華全腦速算的運算原理是通過雙手的活動來刺激大腦,讓大腦對數字直接產生敏感的條件反射作用,所以能達到快速計算的目的。
(1)以手作為運算器並產生直觀的運算過程。
(2)以大腦作為存儲器將運算的過程快速產生反應並表示出。
例如:6752 + 1629 = ? 例題
運算過程和方法: 首位6+1是7,看後位(7+6)滿10,進位進1,首位7+1寫8,百位7減去6的補數4寫3,(後位因5+2不滿10,本位不進位),十位5+2是7,看後位(2+9)滿10進1,本位7+1寫8,個位2減去9的補數1寫1,所以本題結果為8381。
金華全腦速算乘法運算部分原理:
令A、B、C、D為待定數字,則任意兩個因數的積都可以表示成:
AB×CD=(AB+A×D/C)×C0+B×D
= AB×C0 +A×D×C0/C+B×D
= AB×C0 +A×D×10+B×D
= AB×C0 +A0×D+B×D
= AB×C0 +(A0+B)×D
= AB×C0 +AB×D
= AB×(C0 +D)
= AB×CD
此方法比較適用於C能整除A×D的乘法,特別適用於兩個因數的「首數」是整數倍,或者兩個因數中有一個因數的「尾數」是「首數」的整數倍。
兩個因數的積,只要兩個因數的首數是整數倍關系,都可以運用此方法法進行運算,
即A =nC時,AB×CD=(AB+n D)×C0+B×D
例如:
23×13=29×10+3×3=299
33×12=39×10+3×2=396
③ 求數值計算方法 第二版 課後答案 (丁麗娟 程杞元) PDF答案
我也想要啊。。。。。。
④ 數值模擬的計算機方法
有限差分方法(FDM)是計算機數值模擬最早採用的方法,至今仍被廣泛運用。該方法將 求解域劃分為差分網格,用有限個網格節點代替連續的求解域。有限差分法以Taylor級 數展開等方法,把控制方程中的導數用網格節點上的函數值的差商代替進行離散,從而 建立以網格節點上的值為未知數的代數方程組。該方法是一種直接將微分問題變為代數 問題的近似數值解法,數學概念直觀,表達簡單,是發展較早且比較成熟的數值方法。 對於有限差分格式,從格式的精度來劃分,有一階格式、二階格式和高階格式。從差分 的空間形式來考慮,可分為中心格式和逆風格式。考慮時間因子的影響,差分格式還可 以分為顯格式、隱格式、顯隱交替格式等。目前常見的差分格式,主要是上述幾種形式 的組合,不同的組合構成不同的差分格式。差分方法主要適用於有結構網格,網格的步 長一般根據實際地形的情況和柯朗穩定條件來決定。
構造差分的方法有多種形式,目前主要採用的是泰勒級數展開方法。其基本的差分表達 式主要有三種形式:一階向前差分、一階向後差分、一階中心差分和二階中心差分等, 其中前兩種格式為一階計算精度,後兩種格式為二階計算精度。通過對時間和空間這幾 種不同差分格式的組合,可以組合成不同的差分計算格式。
有限元方法的基礎是變分原理和加權餘量法,其基本求解思想是把計算域劃分為有限個互不重疊的單元,在每個單元內,選擇一些合適的節點作為求解函數的插值點,將微分 方程中的變數改寫成由各變數或其導數的節點值與所選用的插值函數組成的線性表達式 ,藉助於變分原理或加權餘量法,將微分方程離散求解。採用不同的權函數和插值函數形式,便構成不同的有限元方法。有限元方法最早應用於結構力學,後來隨著計算機的發展慢慢用於流體力學的數值模擬。在有限元方法中,把計算域離散剖分為有限個互不重疊且相互連接的單元,在每個單元內選擇基函數,用單元基函數的線形組合來逼近單元中的真解,整個計算域上總體的基函數可以看為由每個單元基函數組成的,則整個計算域內的解可以看作是由所有單元上的近似解構成。在河道數值模擬中,常見的有限元計算方法是由變分法和加權餘量法發展而來的里茲法和伽遼金法、最小二乘法等。根據所採用的權函數和插值函數的不同,有限元方法也分為多種計算格式。從權函數的選擇來說,有配置法、矩量法、最小二乘法和伽遼金法,從計算單元網格的形狀來劃分,有三角形網格、四邊形網格和多邊形 網格,從插值函數的精度來劃分,又分為線性插值函數和高次插值函數等。不同的組合 同樣構成不同的有限元計算格式。對於權函數,伽遼金(Galerkin)法是將權函數取為逼近函數中的基函數 ;最小二乘法是令權函數等於餘量本身,而內積的極小值則為對代求系數的平方誤差最小;在配置法中,先在計算域 內選取N個配置點 。令近似解在選定的N個配置點上嚴格滿足微分方程,即在配置點上令方程餘量為0。插值函數一般由不同次冪的多項式組成,但也有採用三角函數或指數函數組成的乘積表示,但最常用的多項式插值函數。有限元插值函數分為兩大類,一類只要求插值多項式本身在插值點取已知值,稱為拉格朗日(Lagrange)多項式插值;另一種不僅要求插值多項式本身,還要求它的導數值在插值點取已知值,稱為哈密特(Hermite)多項式插值。單元坐標有笛卡爾直角坐標系和無因次自然坐標,有對稱和不對稱等。常採用的無因次坐標是一種局部坐標系,它的定義取決於單元的幾何形狀,一維看作長度比,二維看作面積比,三維看作體積比。在二維有限元中,三角形單元應用的最早,近來四邊形等參元的應用也越來越廣。對於二維三角形和四邊形電源單元,常採用的插值函數為有Lagrange插值直角坐標系中的線性插值函數及二階或更高階插值函數、面積坐標系中的線性插值函數、二階或更高階插值函數等。
對於有限元方法,其基本思路和解題步驟可歸納為
(1)建立積分方程,根據變分原理或方程餘量與權函數正交化原理,建立與微分方程初邊值問題等價的積分表達式,這是有限元法的出發點。
(2)區域單元剖分,根據求解區域的形狀及實際問題的物理特點,將區域剖分為若干相互連接、不重疊的單元。區域單元劃分是採用有限元方法的前期准備工作,這部分工作量比較大,除了給計算單元和節點進行編號和確定相互之間的關系之外,還要表示節點的位置坐標,同時還需要列出自然邊界和本質邊界的節點序號和相應的邊界值。
(3)確定單元基函數,根據單元中節點數目及對近似解精度的要求,選擇滿足一定插值條 件的插值函數作為單元基函數。有限元方法中的基函數是在單元中選取的,由於各單元 具有規則的幾何形狀,在選取基函數時可遵循一定的法則。
(4)單元分析:將各個單元中的求解函數用單元基函數的線性組合表達式進行逼近;再將 近似函數代入積分方程,並對單元區域進行積分,可獲得含有待定系數(即單元中各節點 的參數值)的代數方程組,稱為單元有限元方程。
(5)總體合成:在得出單元有限元方程之後,將區域中所有單元有限元方程按一定法則進 行累加,形成總體有限元方程。
(6)邊界條件的處理:一般邊界條件有三種形式,分為本質邊界條件(狄里克雷邊界條件 )、自然邊界條件(黎曼邊界條件)、混合邊界條件(柯西邊界條件)。對於自然邊界條件, 一般在積分表達式中可自動得到滿足。對於本質邊界條件和混合邊界條件,需按一定法 則對總體有限元方程進行修正滿足。
(7)解有限元方程:根據邊界條件修正的總體有限元方程組,是含所有待定未知量的封閉 方程組,採用適當的數值計算方法求解,可求得各節點的函數值。
有限體積法(Finite Volume Method)又稱為控制體積法。其基本思路是:將計算區域劃分為一系列不重復的控制體積,並使每個網格點周圍有一個控制體積;將待解的微分方程對每一個控制體積積分,便得出一組離散方程。其中的未知數是網格點上的因變數的數值。為了求出控制體積的積分,必須假定值在網格點之間的變化規律,即假設值的分段的分布的分布剖面。從積分區域的選取方法看來,有限體積法屬於加權剩餘法中的子區域法;從未知解的近似方法看來,有限體積法屬於採用局部近似的離散方法。簡言之,子區域法屬於有限體積發的基本方法。
有限體積法的基本思路易於理解,並能得出直接的物理解釋。離散方程的物理意義,就 是因變數在有限大小的控制體積中的守恆原理,如同微分方程表示因變數在無限小的控 制體積中的守恆原理一樣。 限體積法得出的離散方程,要求因變數的積分守恆對任意一組控制體積都得到滿足,對整個計算區域,自然也得到滿足。這是有限體積法吸引人的優點。有一些離散方法,例如有限差分法,僅當網格極其細密時,離散方程才滿足積分守恆;而有限體積法即使在粗網格情況下,也顯示出准確的積分守恆。就離散方法而言,有限體積法可視作有限單元法和有限差分法的中間物。有限單元法必須假定值在網格點之間的變化規律(既插值函數),並將其作為近似解。有限差分法只考慮網格點上的數值而不考慮值在網格點之間如何變化。有限體積法只尋求的結點值,這與有限差分法相類似;但有限體積法在尋求控制體積的積分時,必須假定值在網格點之間的分布,這又與有限單元法相類似。在有限體積法中,插值函數只用於計算控制 體積的積分,得出離散方程之後,便可忘掉插值函數;如果需要的話,可以對微分方程 中不同的項採取不同的插值函數。