
Matlab偏微分方程系列编程
文章平均质量分 92
求解微分方程(组)竟可以如此简洁、高效、优雅!数值方法巧妙的原理和导师精湛的 Matlab 编程技艺深深地震撼了我。如今,我很高兴地将其总结成专栏, 它不但是一套可以教你如何高效、便捷地解决各类微分问题的实用教程, 同时也是我身处逆境不甘认命的一个见证!
图灵猫
一只被偏微分方程带偏了的人工智能算法设计师
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基于 iPINN 的多材料问题求解:实践指南(附Pytorch完整代码)
I-PINN 的均方根误差精度,比传统 PINN 和 XPINN 至少高两个数量级,而计算成本大约是传统 PINN 的十分之一,XPINN 成本的一半。此外,虽然 I-PINN 和 M-PINN 提供相当的准确性,但发现 M-PINN 的成本大约高出 50%。原创 2025-01-08 20:36:36 · 328 阅读 · 0 评论 -
基于 cPINN 的界面方程求解:原理、实现与结果分析(附Pytorch完整代码)
在科学计算领域,求解偏微分方程(PDEs)一直是一个核心问题。近年来,物理信息神经网络(PINNs)及其变体为解决此类问题提供了新的途径。本文将详细介绍如何利用守恒物理信息神经网络(cPINN)求解特定的界面问题,并结合 Pytorch 代码实现深入探讨其原理与应用。原创 2025-01-08 19:38:12 · 379 阅读 · 0 评论 -
基于傅立叶神经网络(FNN)与物理信息神经网络(PINN)求解泊松方程(附Pytorch源代码)
本文展示了结合傅立叶神经网络和物理信息神经网络求解泊松方程的完整实现。实验结果表明,这种方法能够高效地捕获解的频谱信息,并在约束条件下提供高精度的解。未来可以尝试将其应用于更高维度的偏微分方程或更复杂的物理问题。原创 2024-12-31 23:31:22 · 953 阅读 · 0 评论 -
基于多阶段神经网络的回归任务实战(附Pytorch代码)
在当今的科学与工程领域,神经网络在处理各种复杂问题时发挥着日益重要的作用。然而,其在实际应用中的精度问题一直是研究的焦点。今天,我们将深入探讨一篇关于多阶段神经网络(MSNN)的研究论文,该论文提出了一种创新的方法来提升神经网络在回归任务中的精度,使其能够达到接近机器精度的水平。原创 2024-12-24 14:48:38 · 164 阅读 · 0 评论 -
Burgers方程数值解的Haar小波配置法(附Matlab代码)
本文采用 Haar 小波方法求解 Burgers 方程,这是流体力学中用于描述粘性流体行为的重要偏微分方程。通过构造 Haar 小波基函数的近似解,我们展示了数值模拟的具体过程,并给出了数值结果,以便深入理解这种方法的精确性和有效性。原创 2024-11-09 16:57:16 · 177 阅读 · 0 评论 -
奇异初始值问题数值解的Haar小波配置法(附Matlab代码)
在科学和工程领域,我们经常遇到各种微分方程,它们在描述物理现象和自然规律中扮演着重要角色。特别是那些具有奇异性的初值问题,由于其解在某些点上可能不连续或无限大,使得求解变得更加困难。本文将介绍如何利用Haar小波及其积分操作矩阵来求解这类奇异初值问题。原创 2024-11-06 14:43:52 · 128 阅读 · 0 评论 -
基于物理信息神经网络(PINN)求解Burgers方程(附PyTorch源代码)
本文介绍了如何通过物理信息神经网络(PINN)求解经典的 Burgers 方程,详细讲解了网络结构、损失函数设计、训练过程以及可视化解的步骤。PINN 是一种强大的工具,能够将物理方程与神经网络相结合,用于求解复杂的偏微分方程。原创 2024-10-02 22:13:55 · 7024 阅读 · 19 评论 -
傅里叶谱方法-傅里叶谱方法求解二维浅水方程组和二维粘性 Burgers 方程及其Matlab程序实现
本章介绍的求解偏微分方程(组)的方法都包含着周期性边界条件, 尽管周期性边界条件不属于数学物理方法中常见的传统三类边界条件, 但它并不脱离实际。某些科学问题的研究重点不受边界的影响, 如孤子之间的相互作用 (非线性薛定谔方程或 $\mathrm{KdV}$ 方程)、各向同性的均匀湍流问题等, 周期性边界条件就可以胜任。另外, 一些科学问题本身就具有时空周期性, 如晶格振动问题、能带理论或动物表皮图案的形成问题等。原创 2023-04-06 06:00:00 · 2310 阅读 · 3 评论 -
傅里叶谱方法-傅里叶谱方法求解二维 Schnakenberg 模型及其Matlab程序实现
本章介绍的求解偏微分方程(组)的方法都包含着周期性边界条件, 尽管周期性边界条件不属于数学物理方法中常见的传统三类边界条件, 但它并不脱离实际。某些科学问题的研究重点不受边界的影响, 如孤子之间的相互作用 (非线性薛定谔方程或 $\mathrm{KdV}$ 方程)、各向同性的均匀湍流问题等, 周期性边界条件就可以胜任。另外, 一些科学问题本身就具有时空周期性, 如晶格振动问题、能带理论或动物表皮图案的形成问题等。原创 2023-04-09 06:00:00 · 1780 阅读 · 1 评论 -
有限体积法:基于二维稳态扩散问题及其程序实现
在前面的例子中,我们介绍了如何通过有限体积法(FVM)求解一维稳态扩散问题。在本博客中,我们将进一步应用FVM,求解一个二维稳态导热问题。具体地,我们将对一块受热平板的温度分布进行分析,并使用MATLAB进行数值计算和可视化展示。原创 2024-09-05 01:29:47 · 388 阅读 · 0 评论 -
有限体积法:基于一维稳态扩散问题及其程序实现
本文通过详细解析一维稳态导热问题的有限体积法求解过程,结合一维稳态扩散问题展示了从问题描述到离散化再到数值求解的完整流程。通过该案例,读者可以更深入地理解有限体积法的基本原理和应用场景,为进一步的数值计算研究奠定基础。原创 2024-09-04 21:14:23 · 973 阅读 · 0 评论 -
谱方法学习笔记-下(超详细)
《谱方法学习笔记》深入介绍了傅立叶谱方法在解决偏微分方程问题中的理论和实践,提供了清晰的步骤、Matlab代码以及对一维、二维波动方程等不同问题的解析,适合对谱方法感兴趣的学习者。原创 2023-11-29 12:42:12 · 2383 阅读 · 0 评论 -
谱方法学习笔记-上(超详细)
《谱方法学习笔记》深入介绍了傅立叶谱方法在解决偏微分方程问题中的理论和实践,提供了清晰的步骤、Matlab代码以及对一维、二维波动方程等不同问题的解析,适合对谱方法感兴趣的学习者。原创 2023-11-29 12:12:42 · 7265 阅读 · 0 评论 -
傅里叶谱方法-傅里叶谱方法求解一维 KdV 方程及其Matlab程序实现
本章介绍的求解偏微分方程(组)的方法都包含着周期性边界条件, 尽管周期性边界条件不属于数学物理方法中常见的传统三类边界条件, 但它并不脱离实际。某些科学问题的研究重点不受边界的影响, 如孤子之间的相互作用 (非线性薛定谔方程或 $\mathrm{KdV}$ 方程)、各向同性的均匀湍流问题等, 周期性边界条件就可以胜任。另外, 一些科学问题本身就具有时空周期性, 如晶格振动问题、能带理论或动物表皮图案的形成问题等。原创 2023-04-04 19:55:19 · 1675 阅读 · 1 评论 -
傅里叶谱方法-傅里叶谱方法求解基本偏微分方程(一维波动方程、 二维波动方程、一维非线性薛定谔方程)及其Matlab程序实现
本章介绍的求解偏微分方程(组)的方法都包含着周期性边界条件, 尽管周期性边界条件不属于数学物理方法中常见的传统三类边界条件, 但它并不脱离实际。某些科学问题的研究重点不受边界的影响, 如孤子之间的相互作用 (非线性薛定谔方程或 $\mathrm{KdV}$ 方程)、各向同性的均匀湍流问题等, 周期性边界条件就可以胜任。另外, 一些科学问题本身就具有时空周期性, 如晶格振动问题、能带理论或动物表皮图案的形成问题等。原创 2023-04-01 06:00:00 · 1801 阅读 · 0 评论 -
傅里叶谱方法-求导、积分与傅里叶谱方法、傅里叶谱方法的步聚及滤波法
本章介绍的求解偏微分方程(组)的方法都包含着周期性边界条件, 尽管周期性边界条件不属于数学物理方法中常见的传统三类边界条件, 但它并不脱离实际。某些科学问题的研究重点不受边界的影响, 如孤子之间的相互作用 (非线性薛定谔方程或 $\mathrm{KdV}$ 方程)、各向同性的均匀湍流问题等, 周期性边界条件就可以胜任。另外, 一些科学问题本身就具有时空周期性, 如晶格振动问题、能带理论或动物表皮图案的形成问题等。原创 2023-03-30 06:00:00 · 595 阅读 · 0 评论 -
傅里叶谱方法-傅里叶谱方法的原理、快速傅里叶变换及其Matlab程序实现
本章介绍的求解偏微分方程(组)的方法都包含着周期性边界条件, 尽管周期性边界条件不属于数学物理方法中常见的传统三类边界条件, 但它并不脱离实际。某些科学问题的研究重点不受边界的影响, 如孤子之间的相互作用 (非线性薛定谔方程或 $\mathrm{KdV}$ 方程)、各向同性的均匀湍流问题等, 周期性边界条件就可以胜任。另外, 一些科学问题本身就具有时空周期性, 如晶格振动问题、能带理论或动物表皮图案的形成问题等。原创 2023-03-28 06:00:00 · 1504 阅读 · 0 评论 -
Caputo 分数阶微分方程-慢扩散方程初边值问题基于快速 L2-1σ 逼近的空间二阶方法及其Matlab程序实现
Caputo分数阶插值逼近在很多领域有广泛应用。本系列教程将带您一步步了解Caputo分数阶插值逼近的原理、方法和Matlab实现。通过本系列教程,您将掌握Caputo分数阶插值逼近的核心理论和实际应用,并能够运用Matlab软件进行实际操作,加深对这一技术的理解和掌握。原创 2023-03-25 06:00:00 · 1129 阅读 · 2 评论 -
Caputo 分数阶微分方程-慢扩散方程初边值问题基于 L2-1σ 逼近的空间二阶方法及其Matlab程序实现
Caputo分数阶插值逼近在很多领域有广泛应用。本系列教程将带您一步步了解Caputo分数阶插值逼近的原理、方法和Matlab实现。通过本系列教程,您将掌握Caputo分数阶插值逼近的核心理论和实际应用,并能够运用Matlab软件进行实际操作,加深对这一技术的理解和掌握。原创 2023-03-23 06:00:00 · 780 阅读 · 0 评论 -
Caputo 分数阶微分方程-慢扩散方程初边值问题基于快速L1 逼近的空间二阶方法及其Matlab程序实现
Caputo分数阶插值逼近在很多领域有广泛应用。本系列教程将带您一步步了解Caputo分数阶插值逼近的原理、方法和Matlab实现。通过本系列教程,您将掌握Caputo分数阶插值逼近的核心理论和实际应用,并能够运用Matlab软件进行实际操作,加深对这一技术的理解和掌握。原创 2023-03-19 10:00:07 · 967 阅读 · 0 评论 -
Caputo 分数阶微分方程-慢扩散方程初边值问题基于L1 逼近的空间二阶方法及其Matlab程序实现
Caputo分数阶插值逼近在很多领域有广泛应用。本系列教程将带您一步步了解Caputo分数阶插值逼近的原理、方法和Matlab实现。通过本系列教程,您将掌握Caputo分数阶插值逼近的核心理论和实际应用,并能够运用Matlab软件进行实际操作,加深对这一技术的理解和掌握。原创 2023-03-18 06:00:00 · 1449 阅读 · 1 评论 -
Caputo 分数阶微分方程- 快速 H2N2 插值逼近及其Matlab程序实现
Caputo分数阶插值逼近在很多领域有广泛应用。本系列教程将带您一步步了解Caputo分数阶插值逼近的原理、方法和Matlab实现。通过本系列教程,您将掌握Caputo分数阶插值逼近的核心理论和实际应用,并能够运用Matlab软件进行实际操作,加深对这一技术的理解和掌握。原创 2023-03-16 06:00:00 · 418 阅读 · 0 评论 -
Caputo 分数阶微分方程- H2N2 插值逼近及其Matlab程序实现
Caputo分数阶插值逼近在很多领域有广泛应用。本系列教程将带您一步步了解Caputo分数阶插值逼近的原理、方法和Matlab实现。通过本系列教程,您将掌握Caputo分数阶插值逼近的核心理论和实际应用,并能够运用Matlab软件进行实际操作,加深对这一技术的理解和掌握。原创 2023-03-14 06:00:00 · 526 阅读 · 0 评论 -
有限差分法-一维波动方程及其Matlab程序实现
有限差分法 (finite difference method)是一种数值求解偏微分方程的方法,它将偏微分方程中的连续变量离散化为有限个点上的函数值,然后利用差分逼近导数,从而得到一个差分方程组。通过求解差分方程组,可以得到原偏微分方程的数值解。在实际应用中,有限差分法通常与其他数值方法结合使用,如有限元法、边界元法、谱方法等。这些方法各有特点,可以针对不同的问题选择合适的方法求解。相关书籍众多。本专栏只介绍其简单的应用, 来帮助读者了解数值方法的发展过程。原创 2023-03-11 06:00:00 · 2731 阅读 · 0 评论 -
有限差分法-一维热传导方程及其Matlab程序实现
有限差分法 (finite difference method)是一种数值求解偏微分方程的方法,它将偏微分方程中的连续变量离散化为有限个点上的函数值,然后利用差分逼近导数,从而得到一个差分方程组。通过求解差分方程组,可以得到原偏微分方程的数值解。在实际应用中,有限差分法通常与其他数值方法结合使用,如有限元法、边界元法、谱方法等。这些方法各有特点,可以针对不同的问题选择合适的方法求解。相关书籍众多。本专栏只介绍其简单的应用, 来帮助读者了解数值方法的发展过程。原创 2023-03-09 06:00:00 · 3524 阅读 · 0 评论 -
有限差分法-二维泊松方程及其Matlab程序实现
有限差分法 (finite difference method)是一种数值求解偏微分方程的方法,它将偏微分方程中的连续变量离散化为有限个点上的函数值,然后利用差分逼近导数,从而得到一个差分方程组。通过求解差分方程组,可以得到原偏微分方程的数值解。在实际应用中,有限差分法通常与其他数值方法结合使用,如有限元法、边界元法、谱方法等。这些方法各有特点,可以针对不同的问题选择合适的方法求解。相关书籍众多。本专栏只介绍其简单的应用, 来帮助读者了解数值方法的发展过程。原创 2023-03-07 06:00:00 · 16027 阅读 · 2 评论 -
有限差分法-差商公式及其Matlab实现
有限差分法 (finite difference method)是一种数值求解偏微分方程的方法,它将偏微分方程中的连续变量离散化为有限个点上的函数值,然后利用差分逼近导数,从而得到一个差分方程组。通过求解差分方程组,可以得到原偏微分方程的数值解。在实际应用中,有限差分法通常与其他数值方法结合使用,如有限元法、边界元法、谱方法等。这些方法各有特点,可以针对不同的问题选择合适的方法求解。相关书籍众多。本专栏只介绍其简单的应用, 来帮助读者了解数值方法的发展过程。原创 2023-03-02 06:00:00 · 3204 阅读 · 0 评论 -
前置知识-辛 Runge-Kutta 方法
简单介绍辛几何和辛代数的基础上, 介绍相空间、Hamilton 系统及其两类辛格式: 线性 Hamilton 系统的中心 Euler 格式和一般的辛 Runge-Kutta 方法.原创 2023-02-28 08:00:00 · 595 阅读 · 0 评论 -
前置知识-线性 Hamilton 系统的辛差分格式
简单介绍辛几何和辛代数的基础上, 介绍相空间、Hamilton 系统及其两类辛格式: 线性 Hamilton 系统的中心 Euler 格式和一般的辛 Runge-Kutta 方法.原创 2023-02-28 06:00:00 · 293 阅读 · 0 评论 -
前置知识-辛几何与辛代数、欧式几何与辛几何、Hamilton量
简单介绍辛几何和辛代数的基础上, 介绍相空间、Hamilton 系统及其两类辛格式: 线性 Hamilton 系统的中心 Euler 格式和一般的辛 Runge-Kutta 方法.原创 2023-02-25 06:00:00 · 781 阅读 · 0 评论 -
前置知识-辛几何与辛代数的基本概念、欧式几何与辛几何、相空间
简单介绍辛几何和辛代数的基础上, 介绍相空间、Hamilton 系统及其两类辛格式: 线性 Hamilton 系统的中心 Euler 格式和一般的辛 Runge-Kutta 方法.原创 2023-02-23 06:00:00 · 1211 阅读 · 0 评论 -
前置知识-边值问题、打靶法、bvp 系列函数的用法
通过最基本、简单的微分问题一一初值问题(initial value problem)和边值问题 (boundary value problem) 的数值解法, 引入欧拉法、改进的欧拉法、龙格一库塔法等方法 的基本思想和内在关系, 给出代码的实现并予以说明。此外还介绍了局部截断误差、刚性等基本概念, 为后续求解更复杂的微分问题做铺垫。原创 2023-02-21 06:00:00 · 4818 阅读 · 0 评论 -
前置知识- 初值问题、ode 系列函数的用法、刚性 (stiff) 方程简介、高阶微分方程的降阶
通过最基本、简单的微分问题一一初值问题(initial value problem)和边值问题 (boundary value problem) 的数值解法, 引入欧拉法、改进的欧拉法、龙格一库塔法等方法 的基本思想和内在关系, 给出代码的实现并予以说明。此外还介绍了局部截断误差、刚性等基本概念, 为后续求解更复杂的微分问题做铺垫。原创 2023-02-18 06:00:00 · 559 阅读 · 0 评论 -
前置知识-初值问题、显式隐式龙格库塔方法、Butcher阵列
通过最基本、简单的微分问题一一初值问题(initial value problem)和边值问题 (boundary value problem) 的数值解法, 引入欧拉法、改进的欧拉法、龙格一库塔法等方法 的基本思想和内在关系, 给出代码的实现并予以说明。此外还介绍了局部截断误差、刚性等基本概念, 为后续求解更复杂的微分问题做铺垫。原创 2023-02-16 15:07:07 · 2709 阅读 · 0 评论 -
前置知识-初值问题、欧拉法、改进欧拉法
通过最基本、简单的微分问题——初值问题(initial value problem)和边值问题 (boundary value problem) 的数值解法, 引入欧拉法、改进的欧拉法、龙格一库塔法等方法的基本思想和内在关系, 给出代码的实现并予以说明。此外还介绍了局部截断误差、刚性、Hamilton系统等基本概念, 为后续章节中求解更复杂的微分问题做铺垫。原创 2023-02-16 13:47:39 · 1162 阅读 · 0 评论