封閉解(Closed-form solution)、解析解(Analytical solution)、數值解(Numerical solution) 釋義


俞夕的博客 (侵刪)

1 解析解

  解析解(Analytical solution) 就是根據嚴格的公式推導,給出任意的自變量就可以求出其因變量,也就是問題的解,然后可以利用這些公式計算相應的問題。所謂的解析解是一種包含分式、三角函數、指數、對數甚至無限級數等基本函數的解的形式。用來求得解析解的方法稱為解析法(Analytical techniques),解析法即是常見的微積分技巧,例如分離變量法等。

2 封閉解

  解析解是一個封閉形式(Closed-form) 的函數,因此對任一自變量,我們皆可將其帶入解析函數求得正確的因變量。因此,解析解也被稱為封閉解(Closed-form solution)。

3 數值解

  數值解(Numerical solution) 是采用某種計算方法,如有限元法, 數值逼近法,插值法等得到的解。別人只能利用數值計算的結果,而不能隨意給出自變量並求出計算值。

  當無法藉由微積分技巧求得解析解時,這時便只能利用數值分析的方式來求得其數值解了。在數值分析的過程中,首先會將原方程加以簡化,以利於后來的數值分析。例如,會先將微分符號改為差分(微分的離散形式)符號等,然后再用傳統的代數方法將原方程改寫成另一種方便求解的形式。這時的求解步驟就是將一自變量帶入,求得因變量的近似解,因此利用此方法所求得的因變量為一個個離散的數值,不像解析解為一連續的分布,而且因為經過上述簡化的操作,其正確性也不如解析法可靠。

 

簡而言之:

  • 解析解就是給出解的具體函數形式,從解的表達式中就可以算出任何對應值;
  • 數值解就是用數值方法求出近似解,給出一系列對應的自變量和解。


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