離散變分方法英文解釋翻譯、離散變分方法的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 discrete variation method; DVM
分詞翻譯:
離散的英語翻譯:
disperse; scatter
【計】 dissociaton
【醫】 straggling
變的英語翻譯:
become; change
【醫】 meta-; pecilo-; poecil-; poikilo-
分的英語翻譯:
cent; dispart; distribute; divide; marking; minute
【計】 M
【醫】 deci-; Div.; divi-divi
方法的英語翻譯:
means; measure; medium; method; plan; technique; way; ways and means
【計】 P; PROC
【醫】 modus
【經】 means; modus; tool
專業解析
離散變分方法(Discrete Variational Method)是一種數學和計算技術,用于求解連續變分問題的近似解。其核心思想是将無限維的連續函數空間離散化為有限維空間,從而将變分問題轉化為有限維優化問題。以下是詳細解釋:
一、術語解析(漢英對照)
-
離散(Discrete)
指将連續域(如時間、空間)分割為有限個點或單元的過程。在數學上體現為用網格(grid)或有限元(finite elements)替代連續介質。
-
變分(Variational)
源于變分法(Calculus of Variations),研究泛函(函數的函數)極值問題。例如,最小作用量原理中系統路徑的優化問題。
-
方法(Method)
指系統化的計算框架,結合離散化與變分原理,将微分方程或積分方程轉化為代數方程組求解。
二、數學原理
離散變分方法的核心步驟包括:
- 問題轉化:将物理問題(如力學、電磁學)表述為泛函極值問題,例如:
[
J[u] = int_Omega F(x, u,
abla u)dx
]
需最小化泛函 ( J[u] )。
- 空間離散:将求解域 (Omega) 劃分為有限單元,并構造有限維試探函數空間(如多項式基函數)。
- 代數求解:通過變分原理(如Ritz法)導出線性方程組 ( Kmathbf{u} = mathbf{f} ),其中 ( K ) 為剛度矩陣,( mathbf{u} ) 為未知向量。
三、應用領域
- 結構力學:求解彈性體變形(最小勢能原理)。
- 量子化學:計算分子軌道能量(Hartree-Fock方法)。
- 電磁仿真:有限元法求解Maxwell方程。
四、權威參考文獻
- 中文著作
- 郭大鈞,《非線性泛函分析》(山東科學技術出版社),詳述變分原理的離散化理論。
- 英文著作
- Lanczos, C., The Variational Principles of Mechanics (Dover Publications),經典變分法教材。
- 學術論文
五、與連續方法的對比
特性 |
連續變分方法 |
離散變分方法 |
求解空間 |
無限維函數空間 |
有限維離散空間 |
計算複雜度 |
解析解(罕見) |
數值解(可計算) |
適用問題 |
簡單邊界條件問題 |
複雜幾何與邊界問題 |
通過離散化降低求解難度,同時保留變分原理的物理意義,是該方法的優勢所在。其數學基礎嚴謹,廣泛應用于工程與科學計算領域。
網絡擴展解釋
離散變分方法是一種結合離散數學與變分原理的數值計算方法,主要用于求解複雜系統的優化問題或守恒性質。以下從核心思想、數學基礎、應用領域等方面進行詳細解釋:
一、核心思想
離散變分方法的核心在于将連續問題離散化後應用變分原理。其基本步驟包括:
- 離散化處理:将連續變量或空間分割為離散元素(如點、線、面),例如将時間視為離散變量;
- 構建能量函數:根據系統特性定義反映能量變化的函數(如拉格朗日函數);
- 變分優化:通過最小化離散作用量泛函,導出離散Euler-Lagrange方程,尋找最優解。
二、數學基礎
該方法基于離散變分原理,特點包括:
- 守恒性:在長時間仿真中保持能量和辛結構守恒;
- 數值穩定性:支持可變步長差分運算,適用于非完整約束系統;
- 高精度:通過變分積分子建立離散模型,減少誤差累積。
三、典型應用領域
- 物理系統仿真:如保守系統的動力學建模;
- 計算機視覺:圖像處理、模式識别中的優化問題;
- 工程力學:特殊非完整系統的穩定性分析。
四、優勢與創新
- 離散全變分原理:李政道提出的方法将時間離散化,擴展了傳統連續變分框架;
- 靈活性與效率:結合有限元法、差分法等數值方法,適用于大規模計算。
如需更完整的數學推導或具體算法實現細節,可參考知網百科和豆丁網文獻。
分類
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