数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|Approximation functions

如果你也在 怎样代写有限元方法finite differences method 这个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。有限元方法finite differences method在数值分析中,是一类通过用有限差分逼近导数解决微分方程的数值技术。空间域和时间间隔(如果适用)都被离散化,或被分成有限的步骤,通过解决包含有限差分和附近点的数值的代数方程来逼近这些离散点的解的数值。

有限元方法finite differences method有限差分法将可能是非线性的常微分方程(ODE)或偏微分方程(PDE)转换成可以用矩阵代数技术解决的线性方程系统。现代计算机可以有效地进行这些线性代数计算,再加上其相对容易实现,使得FDM在现代数值分析中得到了广泛的应用。今天,FDM与有限元方法一样,是数值解决PDE的最常用方法之一。

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数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|Approximation functions

数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|Approximation functions

In this section we discuss the properties of the set of approximation functions $\left{\phi_i\right}$ and $\phi_0$ used in the n-parameter Ritz solution in Eq. (2.5.4). First, we note that $u_n$ must satisfy only the specified essential boundary conditions of the problem, since the specified natural boundary conditions are included in the variational problem in Eq. (2.5.1). The particular form of $u_n$ in Eq. (2.5.4) facilitates satisfaction of specified boundary conditions. To see this, suppose that the approximate solution is sought in the form
$$
u_n=\sum_{j=1}^n c_j \phi_j(x)
$$
and suppose that the specified essential boundary condition is $u\left(x_0\right)=u_0$. Then $u_n$ must also satisfy the condition $u_n\left(x_0\right)=u_0$ at a boundary point $x=x_0$
$$
\sum_{j=1}^n c_j \phi_j\left(x_0\right)=u_0
$$
Since $c_j$ are unknown parameters to be determined, it is not easy to choose $\phi_j$ (x) such that the above relation holds for all $c_j$. If $u_0=0$, then we can select all $\phi_j$ such that $\phi_j\left(x_0\right)=0$ and satisfy the condition $u_n\left(x_0\right)=0$. By writing the approximate solution $u_n$ in the form Eq. (2.5.4), a sum of a homogeneous part $\sum c_j \phi_j(x)$ and a nonhomogeneous part $\phi_0(x)$, we require $\phi_0(x)$ to satisfy the specified essential boundary conditions while the homogeneous part vanishes at the same boundary point where the essential boundary condition is specified. This follows from
$$
\begin{gathered}
u_n\left(x_0\right)=\sum_{j=1}^n c_j \phi_j\left(x_0\right)+\phi_0\left(x_0\right) \
u_0=\sum_{j=1}^n c_j \phi_j\left(x_0\right)+u_0 \rightarrow \sum_{j=1}^n c_j \phi_j\left(x_0\right)=0
\end{gathered}
$$
which is satisfied, for arbitrary $c_j$, by choosing $\phi_j\left(x_0\right)=0$.

数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|The Method of Weighted Residuals

As noted in Section 2.4.3, one can always write the weighted-integral form of a differential equation, whether the equation is linear or nonlinear (in the dependent variables). The weak form can be developed if the equations are second-order or higher, even if they are nonlinear.

The weighted-residual method is a generalization of the Galerkin method in that the weight functions can be chosen from an independent set of functions, and it requires only the weighted-integral form to determine the parameters. Since the latter form does not include any of the specified boundary conditions of the problem, the approximation functions must be selected such that the approximate solution satisfies all of the specified boundary conditions. In addition, the weight functions can be selected independently of the approximation functions, but are required to be linearly independent so that the resulting algebraic equations are linearly independent.
We discuss the general method of weighted residuals first, and then consider certain special cases that are known by specific names (e.g., the Galerkin method, the collocation method, the least-squares method and so on). Although a limited use of the weighted-residual method is made in this book, it is informative to have a knowledge of this class of methods for use in the formulation of certain nonlinear problems and non-self-adjoint problems.

The method of weighted residuals can be described in its generality by considering the operator equation
$$
A(u)=f \text { in } \Omega
$$
where $A$ is an operator (linear or nonlinear), often a differential operator, acting on the dependent variable $u$, and $f$ is a known function of the independent variables. Some examples of such operators are given below.
$$
A(u)=-\frac{d}{d x}\left(a \frac{d u}{d x}\right)+c u
$$
$$
A(u)=\frac{d^2}{d x^2}\left(b \frac{d^2 u}{d x^2}\right)
$$
$$
A(u)=-\left[\frac{\partial}{\partial x}\left(k_x \frac{\partial u}{\partial x}\right)+\frac{\partial}{\partial y}\left(k_y \frac{\partial u}{\partial y}\right)\right]
$$
$$
A(u)=-\frac{d}{d x}\left(u \frac{d u}{d x}\right)
$$
$$
A(u, v)=u \frac{\partial u}{\partial x}+v \frac{\partial u}{\partial y}+\frac{\partial^2 u}{\partial x^2}+\frac{\partial}{\partial y}\left(\frac{\partial u}{\partial y}+\frac{\partial v}{\partial x}\right)
$$
For an operator $A$ to be linear in its arguments, it must satisfy the relation
$$
A(\alpha u+\beta v)=\alpha A(u)+\beta A(v)
$$
for any scalars $\alpha$ and $\beta$ and dependent variables $u$ and $v$. It can be easily verified that all operators in Eq. (2.5.52), except for those in (4) and (5), are linear. When an operator does not satisfy the condition in Eq. (2.5.53), it is said to be nonlinear.

数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|Approximation functions

有限元方法代考

数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|Approximation functions

在本节中,我们讨论在式(2.5.4)中的n参数Ritz解中使用的近似函数集$\left{\phi_i\right}$和$\phi_0$的性质。首先,我们注意到$u_n$必须只满足问题的指定基本边界条件,因为公式(2.5.1)中的变分问题中包含了指定的自然边界条件。式(2.5.4)中$u_n$的特殊形式便于满足规定的边界条件。为了说明这一点,假设近似解是这样求的
$$
u_n=\sum_{j=1}^n c_j \phi_j(x)
$$
并设指定的基本边界条件为$u\left(x_0\right)=u_0$。那么$u_n$也必须在边界点$x=x_0$处满足条件$u_n\left(x_0\right)=u_0$
$$
\sum_{j=1}^n c_j \phi_j\left(x_0\right)=u_0
$$
由于$c_j$是待确定的未知参数,因此不容易选择$\phi_j$ (x),使上述关系适用于所有$c_j$。如果是$u_0=0$,那么我们可以选择所有的$\phi_j$,使$\phi_j\left(x_0\right)=0$满足条件$u_n\left(x_0\right)=0$。通过将近似解$u_n$写成Eq.(2.5.4)的形式,即齐次部分$\sum c_j \phi_j(x)$与非齐次部分$\phi_0(x)$的和,我们要求$\phi_0(x)$满足规定的必要边界条件,而齐次部分在规定必要边界条件的同一边界点上消失。这是从
$$
\begin{gathered}
u_n\left(x_0\right)=\sum_{j=1}^n c_j \phi_j\left(x_0\right)+\phi_0\left(x_0\right) \
u_0=\sum_{j=1}^n c_j \phi_j\left(x_0\right)+u_0 \rightarrow \sum_{j=1}^n c_j \phi_j\left(x_0\right)=0
\end{gathered}
$$
对于任意的$c_j$,通过选择$\phi_j\left(x_0\right)=0$来满足。

数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|The Method of Weighted Residuals

如第2.4.3节所述,无论微分方程是线性的还是非线性的(在因变量中),都可以写出微分方程的加权积分形式。如果方程是二阶或更高阶的,即使它们是非线性的,也可以得到弱形式。

加权残差法是Galerkin方法的推广,它可以从一个独立的函数集合中选择权函数,并且只需要加权积分形式来确定参数。由于后一种形式不包括问题的任何指定边界条件,因此必须选择近似函数,使近似解满足所有指定边界条件。此外,权函数的选择可以独立于近似函数,但要求是线性无关的,以便得到线性无关的代数方程。
我们首先讨论了加权残差的一般方法,然后考虑了某些已知的特殊情况(如Galerkin方法、搭配方法、最小二乘法等)。虽然在这本书中有限地使用了加权残差法,但在某些非线性问题和非自伴随问题的公式中使用这类方法的知识是有益的。

加权残差法的通用性可以通过考虑算子方程来描述
$$
A(u)=f \text { in } \Omega
$$
其中$A$是一个算子(线性或非线性),通常是一个微分算子,作用于因变量$u$, $f$是自变量的已知函数。下面给出了这类运算符的一些例子。
$$
A(u)=-\frac{d}{d x}\left(a \frac{d u}{d x}\right)+c u
$$
$$
A(u)=\frac{d^2}{d x^2}\left(b \frac{d^2 u}{d x^2}\right)
$$
$$
A(u)=-\left[\frac{\partial}{\partial x}\left(k_x \frac{\partial u}{\partial x}\right)+\frac{\partial}{\partial y}\left(k_y \frac{\partial u}{\partial y}\right)\right]
$$
$$
A(u)=-\frac{d}{d x}\left(u \frac{d u}{d x}\right)
$$
$$
A(u, v)=u \frac{\partial u}{\partial x}+v \frac{\partial u}{\partial y}+\frac{\partial^2 u}{\partial x^2}+\frac{\partial}{\partial y}\left(\frac{\partial u}{\partial y}+\frac{\partial v}{\partial x}\right)
$$
对于一个操作符$A$,它的参数是线性的,它必须满足这个关系
$$
A(\alpha u+\beta v)=\alpha A(u)+\beta A(v)
$$
对于任意标量$\alpha$和$\beta$以及因变量$u$和$v$。可以很容易地验证,除式(4)和式(5)中的算子外,式(2.5.52)中的所有算子都是线性的。当一个算子不满足式(2.5.53)中的条件时,称为非线性算子。

数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考 请认准statistics-lab™

统计代写请认准statistics-lab™. statistics-lab™为您的留学生涯保驾护航。

金融工程代写

金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题,以及设计新的和创新的金融产品。

非参数统计代写

非参数统计指的是一种统计方法,其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型;这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。

广义线性模型代考

广义线性模型(GLM)归属统计学领域,是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。

术语 广义线性模型(GLM)通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归,以及方差分析和方差分析(仅含固定效应)。

有限元方法代写

有限元方法(FEM)是一种流行的方法,用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。

有限元是一种通用的数值方法,用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程(即一些边界值问题)。为了解决一个问题,有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分,称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的,它是通过构建对象的网格来实现的:用于求解的数值域,它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统,以模拟整个问题。然后,有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。

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随机分析代写


随机微积分是数学的一个分支,对随机过程进行操作。它允许为随机过程的积分定义一个关于随机过程的一致的积分理论。这个领域是由日本数学家伊藤清在第二次世界大战期间创建并开始的。

时间序列分析代写

随机过程,是依赖于参数的一组随机变量的全体,参数通常是时间。 随机变量是随机现象的数量表现,其时间序列是一组按照时间发生先后顺序进行排列的数据点序列。通常一组时间序列的时间间隔为一恒定值(如1秒,5分钟,12小时,7天,1年),因此时间序列可以作为离散时间数据进行分析处理。研究时间序列数据的意义在于现实中,往往需要研究某个事物其随时间发展变化的规律。这就需要通过研究该事物过去发展的历史记录,以得到其自身发展的规律。

回归分析代写

多元回归分析渐进(Multiple Regression Analysis Asymptotics)属于计量经济学领域,主要是一种数学上的统计分析方法,可以分析复杂情况下各影响因素的数学关系,在自然科学、社会和经济学等多个领域内应用广泛。

MATLAB代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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