离散变分方法英文解释翻译、离散变分方法的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 discrete variation method; DVM
分词翻译:
离散的英语翻译:
disperse; scatter
【计】 dissociaton
【医】 straggling
变的英语翻译:
become; change
【医】 meta-; pecilo-; poecil-; poikilo-
分的英语翻译:
cent; dispart; distribute; divide; marking; minute
【计】 M
【医】 deci-; Div.; divi-divi
方法的英语翻译:
means; measure; medium; method; plan; technique; way; ways and means
【计】 P; PROC
【医】 modus
【经】 means; modus; tool
专业解析
离散变分方法(Discrete Variational Method)是一种数学和计算技术,用于求解连续变分问题的近似解。其核心思想是将无限维的连续函数空间离散化为有限维空间,从而将变分问题转化为有限维优化问题。以下是详细解释:
一、术语解析(汉英对照)
-
离散(Discrete)
指将连续域(如时间、空间)分割为有限个点或单元的过程。在数学上体现为用网格(grid)或有限元(finite elements)替代连续介质。
-
变分(Variational)
源于变分法(Calculus of Variations),研究泛函(函数的函数)极值问题。例如,最小作用量原理中系统路径的优化问题。
-
方法(Method)
指系统化的计算框架,结合离散化与变分原理,将微分方程或积分方程转化为代数方程组求解。
二、数学原理
离散变分方法的核心步骤包括:
- 问题转化:将物理问题(如力学、电磁学)表述为泛函极值问题,例如:
[
J[u] = int_Omega F(x, u,
abla u)dx
]
需最小化泛函 ( J[u] )。
- 空间离散:将求解域 (Omega) 划分为有限单元,并构造有限维试探函数空间(如多项式基函数)。
- 代数求解:通过变分原理(如Ritz法)导出线性方程组 ( Kmathbf{u} = mathbf{f} ),其中 ( K ) 为刚度矩阵,( mathbf{u} ) 为未知向量。
三、应用领域
- 结构力学:求解弹性体变形(最小势能原理)。
- 量子化学:计算分子轨道能量(Hartree-Fock方法)。
- 电磁仿真:有限元法求解Maxwell方程。
四、权威参考文献
- 中文著作
- 郭大钧,《非线性泛函分析》(山东科学技术出版社),详述变分原理的离散化理论。
- 英文著作
- Lanczos, C., The Variational Principles of Mechanics (Dover Publications),经典变分法教材。
- 学术论文
五、与连续方法的对比
特性 |
连续变分方法 |
离散变分方法 |
求解空间 |
无限维函数空间 |
有限维离散空间 |
计算复杂度 |
解析解(罕见) |
数值解(可计算) |
适用问题 |
简单边界条件问题 |
复杂几何与边界问题 |
通过离散化降低求解难度,同时保留变分原理的物理意义,是该方法的优势所在。其数学基础严谨,广泛应用于工程与科学计算领域。
网络扩展解释
离散变分方法是一种结合离散数学与变分原理的数值计算方法,主要用于求解复杂系统的优化问题或守恒性质。以下从核心思想、数学基础、应用领域等方面进行详细解释:
一、核心思想
离散变分方法的核心在于将连续问题离散化后应用变分原理。其基本步骤包括:
- 离散化处理:将连续变量或空间分割为离散元素(如点、线、面),例如将时间视为离散变量;
- 构建能量函数:根据系统特性定义反映能量变化的函数(如拉格朗日函数);
- 变分优化:通过最小化离散作用量泛函,导出离散Euler-Lagrange方程,寻找最优解。
二、数学基础
该方法基于离散变分原理,特点包括:
- 守恒性:在长时间仿真中保持能量和辛结构守恒;
- 数值稳定性:支持可变步长差分运算,适用于非完整约束系统;
- 高精度:通过变分积分子建立离散模型,减少误差累积。
三、典型应用领域
- 物理系统仿真:如保守系统的动力学建模;
- 计算机视觉:图像处理、模式识别中的优化问题;
- 工程力学:特殊非完整系统的稳定性分析。
四、优势与创新
- 离散全变分原理:李政道提出的方法将时间离散化,扩展了传统连续变分框架;
- 灵活性与效率:结合有限元法、差分法等数值方法,适用于大规模计算。
如需更完整的数学推导或具体算法实现细节,可参考知网百科和豆丁网文献。
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