数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|Boundary Value, Initial Value, and Eigenvalue Problems

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|Boundary Value, Initial Value, and Eigenvalue Problems

数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|Boundary Value, Initial Value, and Eigenvalue Problems

The objective of most analysis is to determine unknown functions, called dependent variables, that are governed by a set of differential equations posed in a given domain $\Omega$ and some conditions on the boundary $\Gamma$ of the
domain $\Omega$. Often, a domain not including its boundary is called an open domain. A domain $\Omega$ with its boundary $\Gamma$ is called a closed domain and is denoted by $\bar{\Omega}=\Omega \cup \Gamma$.
A function $u$ of several independent variables (or coordinates) $(x, y, \cdots)$ is said to be of class $C^m(\Omega)$ in a domain $\Omega$ if all its partial derivatives with respect to $(x, y, \cdots)$ of order up to and including $m$ exist and are continuous in $\Omega$. Thus, if $u$ is of class $C^0$ in a two-dimensional domain $\Omega$ then $u$ is continuous in $\Omega$ (i.e., $\partial u / \partial x$ and $\partial u / \partial y$ exist but may not be continuous). Similarly, if $u$ is of class $c_1$, then $u, \partial u / \partial x$ and $\partial u / \partial y$ exist and are continuous (i.e., $\partial^2 u / \partial x^2, \partial^2 u / \partial y^2$, and $\partial^2 u / \partial y \partial x$ exist but may not be continuous).

Similarly, if $u$ is of class $c_1$, then $u, \partial u / \partial x$ and $\partial u / \partial y$ exist and are continuous (i.e., $\partial^2 u / \partial x^2, \partial^2 u / \partial y^2$, and $\partial^2 u / \partial y \partial x$ exist but may not be continuous).

When the dependent variables are functions of one independent variable (say, $x$ ), the domain is a line segment (i.e., one-dimensional) and the end points of the domain are called boundary points. When the dependent variables are functions of two independent variables (say, $x$ and $y$ ), the domain is two-dimensional and the boundary is the closed curve enclosing it. In a threedimensional domain, dependent variables are functions of three independent variables (say $x, y$, and $z$ ) and the boundary is a two-dimensional surface.

数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|Boundary value problems

Steady-state heat transfer in a fin and axial deformation of a bar: Find $u(x)$ that satisfies the second-order differential equation and boundary conditions:
$$
\begin{gathered}
-\frac{d}{d x}\left(a \frac{d u}{d x}\right)+c u=f \text { for } 0<x<L \
u(0)=u_0, \quad\left(a \frac{d u}{d x}\right)_{x=L}=q_0
\end{gathered}
$$
The domain and boundary points are identified in Fig. 2.2.3.

Bending of elastic beams under transverse load: Find $w(x)$ that satisfies the fourthorder differential equation and boundary conditions:
$$
\begin{gathered}
\frac{d^2}{d x^2}\left(E I \frac{d^2 w}{d x^2}\right)+c w=f \quad \text { for } \quad 0<x<L \
w(0)=w_0, \quad\left(-\frac{d w}{d x}\right){x=0}=\theta_0 \ {\left[\frac{d}{d x}\left(E I \frac{d^2 w}{d x^2}\right)\right]{x=L}=V_0, \quad\left(E I \frac{d^2 w}{d x^2}\right)_{x=L}=M_0}
\end{gathered}
$$
The domain and boundary points for this case are the same as shown in Fig. 2.2.3. However, the physics behind the equations is different, as we shall see shortly.

Steady heat conduction in a two-dimensional region and transverse deflections of a membrane: Find $u(x, y)$ that satisfies the second-order partial differential equation and boundary conditions:
$$
\begin{aligned}
& -\left[\frac{\partial}{\partial x}\left(a_{x x} \frac{\partial u}{\partial x}\right)+\frac{\partial}{\partial y}\left(a_{y y} \frac{\partial u}{\partial y}\right)\right]+a_{00} u=f \quad \text { in } \Omega \
& u=u_0 \text { on } \Gamma_u, \quad\left(a_{x x} \frac{\partial u}{\partial x} n_x+a_{y y} \frac{\partial u}{\partial y} n_y\right)=q_0 \text { on } \Gamma_q
\end{aligned}
$$
where $\left(n_x, n_y\right)$ are the direction cosines on the unit normal vector $\hat{\mathbf{n}}$ to the boundary $\Gamma_q$. The domain $\Omega$ and two parts of the boundary $\Gamma_u$ and $\Gamma_q$ are shown in Fig. 2.2.4.

数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|Boundary Value, Initial Value, and Eigenvalue Problems

有限元方法代考

数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|Variational Principles and Methods

这一章是专门回顾数学的初步证明是有用的后续和研究积分公式和更常用的变分方法,如里兹,伽辽金,搭配,子域,和最小二乘法。由于有限元方法可以看作是变分方法在单元上的应用,因此了解变分方法是如何工作的是有用的。我们首先讨论文献中使用的短语“变分方法”和“变分公式”的一般含义。
“直接变分方法”是指利用变分原理,如固体力学和结构力学中的虚功原理和最小总势能原理,来确定问题的近似解的方法(参见Oden和Reddy[1]和Reddy[2])。在经典意义上,变分原理与寻找极值(即,最小值或最大值)或关于问题变量的函数的平稳值有关。泛函包括问题的所有内在特征,如控制方程、边界和/或初始条件以及约束条件(如果有的话)。在固体和结构力学问题中,泛函表示系统的总能量,而在其他问题中,它只是控制方程的积分表示。
变分原理在力学中一直起着重要的作用。首先,许多力学问题都是根据求极值(即最小值或最大值)来提出的,因此,就其本质而言,可以用变分陈述来表述。第二,有些问题可以用其他方法来表述,比如守恒定律,但这些问题也可以用变分原理来表述。第三,变分公式为获得实际问题的近似解提供了强有力的基础,否则许多实际问题就难以解决。例如,最小总势能原理可以看作是弹性体平衡方程的替代,也是建立位移有限元模型的基础,可以用来确定弹性体内的近似位移场和应力场。变分公式还可以统一不同的领域,提出新的理论,并为研究问题解的存在性和唯一性提供有力的手段。同样,Hamilton原理可以用来代替控制动力系统的方程,Biot提出的变分形式可以代替线性连续统热力学中的某些方程。

数学代写|有限元方法代写Finite Element Method代考|Variational Formulations

“变分公式”一词的经典用法是指一个泛函的构造(其含义将很快被阐明)或一个与问题的控制方程等效的变分原理。这个短语的现代用法是指将控制方程转化为等价的加权积分陈述的公式,这些陈述不一定等同于变分原理。甚至那些在经典意义上不承认变分原理的问题(例如,控制粘性或非粘性流体流动的Navier-Stokes方程)现在也可以用加权积分表述出来。
物理定律的变分公式的重要性,在这个短语的现代或一般意义上,远远超出了它作为其他公式的简单替代(见Oden和Reddy[1])。事实上,连续介质物理定律的变分形式可能是考虑它们的唯一自然和严格正确的方式。虽然所有足够光滑的场都会导致有意义的变分形式,但反过来是不成立的:存在物理现象,只有在变分设置中才能充分地用数学建模;从当地的角度来看,它们是荒谬的。
讨论有限元法的出发点是控制所研究的物理现象的微分方程。因此,我们将首先讨论为什么需要微分方程的积分表述。

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

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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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