آنالیز عددی چيست؟

[Borna66]

آنالیز عددی الگوریتم حل مسئله در ریاضیات پیوسته (ریاضیاتی که جدا از ریاضیات گسسته است)را مورد مطالعه قرار می‌دهد. آنالیز عددی اساسا به مسائل مربوط به متغیرهای حقیقی و متغیرهای مختلط و نیز جبر خطی عددی به علاوه حل معادلات دیفرانسیل و دیگر مسائلی که از فیزیک و مهندسی مشتق می‌شود.

معرفی
تعدادی از مسائل در ریاضیات پیوسته دقیقا با یک الگوریتم حل می‌شوند.که به روش‌های مستقیم حل مسئله معروف اند.برای مثال روش حذف گائوسی برای حل دستگاه معادلات خطی است و نیز روش سیمپلکس در برنامه ریزی خطی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ولی روش مستقیم برای حل خیلی از مسائل وجود ندارد.و ممکن است از روشهای دیگر مانند روش تکرارشونده استفاده شود،چون این روش می‌تواند در یافتن جواب مسئله موثرتر باشد.

برآورد خطاها
تخمین خطاهای موجود در حل مسائل از مهم‌ترین قسمت‌های آنالیز عددی است این خطاها در روش‌های تکرار شونده وجود دارد چون به هرحال جوابهای تقریبی بدست آمده با جواب دقیق مسئله، اختلاف دارد و یا وقتی که از روش‌های مستقیم برای حل مسئله استفاده می‌شود خطاهایی ناشی از گرد کردن اعداد بوجود می‌آید. در آنالیز عددی می‌توان مقدار خطا را درآخر روش که برای حل مسئله به کار می‌رود، تخمین زد.


کاربردها
الگوریتم‌های موجود در آنالیز عددی برای حل بسیاری از مسائل موجود در علوم پایه و رشته‌های مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای مثال از این الگوریتم‌ها در طراحی بناهایی مانند پل ها، در طراحی هواپیما، در پیش بینی آب و هوا، تهیه نقشه‌های جوی از زمین، تجزیه و تحلیل ساختار مولکول ها، پیدا کردن مخازن نفت، استفاده می‌شود، همچنین اکثر ابر رایانه‌ها به طور مداوم بر اساس الگوریتم‌های آنالیز عددی برنامه ریزی می‌شوند. به طور کلی آنالیز عددی از نتایج عملی حاصل از اجرای محاسبات برای پیدا کردن روش‌های جدید برای تجزیه و تحلیل مسائل، استفاده می‌کند.


نرم افزار‌ها
امروزه بیشتر الگوریتم‌ها توسط رایانه اجرا می‌شوند نرم افزارهایی برای اجرای محاسبات ریاضی طراحی شده اند. از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین آنها می‌توان به نرم افزارهایی زیر اشاره کرد:




مپل (Maple)
متمتیکا (Mathematica)
جی‌ان‌یو اکتاو (GNU Octave)
متلب (Matlab)
سایلب (Scilab)
زبان برنامه‌نویسی آی‌دی‌ال (IDL)
زبان برنامه‌نویسی آر (R)

××با تشكر سولئارس××

[Borna66]

آنالیز مختلط یا نظریه توابع، نام مبحثی در ریاضیات است که خود را با توابع مشتق‌پذیر با مقادیر مختلط مشغول می‌کند.

تابع مختلط
تابعی است که هم دامنه تعریف آن و هم مقدار آن هردو مختلط باشند. به این ترتیب، یک تابع مختلط، تابعی از فضای R2 به فضای R2 می‌باشد.
(منظور آر به توان 2 مي باشد)

مشتق‌پذیری
به تابعی که مختلط مشتق‌پذیر باشد، تابع تحليلی یا تابع تمامريخت گفته می‌شود و آن زمانی است که حد زیر در دایره بازی، در اطراف نقطه z0 وجود داشته باشد. در اینجا مسلما z یک مقدار مختلط است.

تعریف بالا، هم ارز است با شرايط کوشی-ریمان که به راحتی از آن به دست می‌آید.

فرمول کوشی
فرمول انتگرال کوشی یا به طور بهتر قضیه کوشی، برای هر تابعی که بر روی محیط خاصی تحليلی باشد، صادق است:

در اینجا، انتگرال مسیری، بر روی محیطی انجام می‌پذیرد که تابع در آن مشتق‌پذیر است.

بسط دادن
بر خلاف، توابع حقیقی، بسط تیلور برای توابع تحليلی، همیشه امکان‌پذیر است. از این گذشته، در شرایط خاصی نیز می‌توان از بسط لورنتس در این تئوری استفاده کرد.

منابع
Needham T., Visual Complex Analysis (Oxford, 1997).
Henrici P., Applied and Computational Complex Analysis (Wiley). [Three volumes: 1974, 1977, 1986.]

××ارادتمند شما سولئارس××