Computational mathematics for physicists

2024/2025

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

3

ECTS credits

Delivered at:

Faculty of Physics

Course type:

Compulsory course

When:

3 year, 3, 4 module

Instructor

Делицын Андрей Леонидович

Программа дисциплины

Аннотация

Курс «Вычислительная математика для физиков» предназначен для ознакомления студентов-физиков с основными методами вычислительной математики, применяемыми при решении физических задач. Вводная часть курса дает представление студентам о современных возможностях применения вычислительной техники к математическому моделированию в физике, достигнутых результатах и дальнейших перспективах. В курсе излагаются методы аппроксимации функций, включая лагранжеву, эрмитову и сплайн-интерполяцию, применение полиномов Чебышева, быстрое преобразование Фурье, методы численного дифференцирования и интегрирования. Рассматриваются методы дискретизации обыкновенных дифференциальных уравнений и схемы их численного решения. Для уравнений в частных производных излагаются методы конечных разностей и конечных элементов, включая вопросы генерации сеток. Дается представление о теории устойчивости для эволюционных задач. Рассматриваются основные методы вычислительной линейной алгебры, применяемые для решения задач, возникающих при дискретизации дифференциальных уравнений математической физики. Излагаются прямые и итерационные методы решения систем линейных уравнений, в том числе для больших разреженных матриц. Изучаются алгоритмы решения алгебраической проблемы собственных значений. В завершение курса дается представление о высокопроизводительных параллельных вычислениях и их роли в физике.