第二百五十八章 微分方程,共軛梯度,泰勒公式!

A4紙張大小的紙上,列着三道題目。

三道題目都有被圈畫的痕跡。

盧教授自然不會提前知道程諾要上他這來申請免聽。

那麼……

他從書桌的一摞資料中看似隨便抽出的題目。並非是爲程諾專門準備的。

從紙張上那圈畫的痕跡來看,這三道題目,被人曾經做過一遍。

而那個人,很有可能就是坐在自己面前的盧教授。

不過,想通了這件事,對程諾目前的處境來說並沒有什麼卵用。

無論這三道題目是怎麼來的,曾經被誰做過,程諾想要讓盧教授在免聽申請表上簽字,就必須做出這三道題目中的一道。

三選一,做對即可!

以盧教授的性格,能提出這樣的條件,那足以證明,程諾手中拿着的這張紙上的三道題目,絕非等閒之輩!

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其威勢,絕對能在瞬間斬殺數以萬計的學渣!

容不得程諾不謹慎對待。

程諾看向坐在辦公桌的位子上盧教授,走上前開口道,“老師,我沒帶書包過來,能不能借用一下筆和草稿紙?”

盧教授放下筆,擡頭看了一眼一臉人畜無害笑容的程諾,彎下腰,拉開辦公桌的抽屜,將筆和草稿紙遞給程諾。

他指了一旁的一張書桌,“你就在那邊做吧,做完叫我。”

說完,他再次低下頭,繼續他手中的工作。

而程諾也聽話,拿上筆和草稿紙,走到盧教授指的那個書桌前,拉過一把椅子坐下。

那張列着三道題目的A4紙,也被程諾鋪平放在桌上。

程諾依次看三道題目,決定選擇哪一題作爲突破口。

第一題:【已知橢圓柱面S。

r(u,v)={acosu,bsinu,v},-π≤u≤π,﹣∞≤v≤+∞

(1):求S上任意測地線的方程。

(2):設a=b,取p=(a,0,0),Q=r(u,v)={acosu0,bsinu0,v0},-π≤u0≤π,﹣∞≤v0≤+∞,寫出S上連接P,Q兩點的最短曲線方程。】

第二題:【推導求解線性方程組的共軛梯度法的計算格式,並證明該格式經有限步迭代後收斂。】

第三題:【設f(x)在【0,1】上二階可導,且f(0)=f(1)=0,min(0≤x≤1)f(x)=-1。

證明:存在η∈(0,1)使得f(η)》8。】

從頭到尾看完這三道題目後,程諾的眉頭緊皺。

第一道題目,算是一個綜合性很強的題目。

橢圓方程,三角函數,微分方程,向量運算。

四個方面的內容相結合,也就導致了這道題目的超高難度。

求解第一問需要向量和三角函數的知識,這個到對程諾來說沒什麼難度。

可第二問,主要需要的是常微分方程的知識。

關於常微分方程,其實在盧教授正在教授的這本《高等數學》上冊的最後的一章裡,就有涉及。

不過,本來就是一本基礎性數學教學書籍,高等數學所講的內容,只是一些最爲基礎簡單的解法,皮毛而已。

甚至,或許連皮毛都稱不上。

而數學系那邊,要大二的時候,纔有一本叫做《常微分方程》的專業課,專門詳細的講解這類方程。程諾是跟着今年大一的數學系一塊上課的,自然還未學到。

以目前程諾僅有的知識來看,第二問,應該是用求解常微分方程的皮卡-林德勒夫定理來進行求解。

可關於皮卡-林德勒夫定理,程諾只是略有耳聞。距離靈活運用,程諾還差着不小的距離。

第一題,程諾只能戰略性放棄。

至於第二道題目,這就更讓程諾蛋疼了。

所謂的線性方程組的共軛梯度法,就是通過差分離散Laplace 方程,得到一個大型線性方程組。

題目的要求,就是要求將這個方程組一般格式,進行不斷的迭代運算,通過殘差的遞推關係,確定正交的方程組,確定那個趨近的那個收斂值。

要說第一道題目中微分方程求解方式,勉強算是和高數有關的內容的話。

那第二道題目,和高數中所講解的內容,簡直特麼的半毛錢的關係的都沒有啊!

什麼共軛梯度法,Laplace 方程,殘差遞推關係,完全不是程諾這個大一新生應該掌握的內容。

而確實,和上一道題目一樣,這些內容,程諾只是聽過。

至於解題,抱歉,程諾實在是做不到啊!

本來,程諾還想着這三道題目都給他做出來,好好的震驚盧教授一把。

可奈何……實力不足。

不過,值得程諾慶幸的,第三道題目對程諾來說還算是非常友好的。只要運用泰勒公式的特殊形式,麥克勞林展開式,外加施勒米爾希-羅什餘項的相關知識,就能完美求解。

泰勒公式,算是整個高數上冊知識中最爲複雜難懂的內容。在此葬送了無數的天驕。

其一般用於計算誤差。一般的關於泰勒公式的題目,只需要簡單的公式代入。

而程諾面前的這道題目卻並非這樣。

那真的需要一個個去用泰勒公式展開。

工作量,相當複雜!

但和前兩道題的完全不會做相比,程諾只能選擇這個考驗計算量的題目了。

開工吧!

程諾搓搓手,將一摞草稿紙拿到自己面前。

既然選定了題目,那就盡全力去做。

那個免聽申請,自己是一定要拿到的!

緊閉雙眼,思緒在腦中高速飛轉。

半分鐘後,程諾的雙眼陡然睜開,一抹精光閃過。他嘴角微翹,拿起筆,在草稿紙上一邊寫一邊計算。

【f(x)=f(t)/0!+f“(t)/1!*(x-a)+f““(t)/2!*(x-a)^2……

…………

0=f(0)=-1+f““(t1)/2!x0^2

0=f(1)=……

又因爲0≤x≤1,所以f(η)=max{2/x^2,2/(1-x0)^2}≥8 !】

搞定!

用了十多分鐘的時間,程諾列了整整一張A4紙的公式,終於將這道題目算了出來。

那一瞬間,成就感滿滿。

檢查了一遍,確認沒有問題後,程諾蓋上筆帽,拿起自己的答案,起身走到盧教授面前。

“教授,我做完了。”程諾輕聲開口。

盧教授擡頭先看了一眼程諾,隨後擡起手腕看了看時間。

他那張略顯嚴肅的臉上,也流露出微微訝然的神情。

顯然,程諾的速度,超出於他的預計。

他認認真真的上下打量一眼,倒是不着急接過程諾寫好的答案,反而是笑着問,“你做的是第幾道題目?”

“第三道。”程諾老老實實回答。

“那你知道這三道題目是我從哪拿來的嗎?”盧教授開口。

程諾搖頭。

盧教授請吐出一句話,“去年全國大學生數學競賽數學類三、四年級總決賽最後壓軸的三道題,就是這三道。”

“那次,沒有一位學生,能夠全部做對最後這三道題目。”

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