天文学中的数值方法
课程编码：480022070401P3010
英文名称：Numerical Method in Astronomy
课时：40
学分：2.00
课程属性：专业课
主讲教师：李力刚
教学目的要求
本课程面向研究生，主要目的是讲授天文学领域里比较通用的数值算法，包括插值、数值积分、常微分方程的数值解、傅里叶变换等等。在学习完这个课程之后，学生应当熟知这些算法的基本原理、优缺点及适用情形，并且具有应用这些算法编程解决天文学相关问题的能力。学生应当提前了解linux系统的使用， 以及至少一种编程语言（Python、 C、 Fortran）。
预修课程
计算机基础、编程基础、天文学基础
大纲内容
第一章 数值方法与天文学前沿 3.0学时 李力刚
第1节 数值方法与天文学前沿
第二章 排序、插值、数值微分 3.0学时 李力刚
第1节 排序、插值、数值微分
第三章 数值积分 3.0学时 李力刚
第1节 数值积分
第四章 傅里叶变换与N体数值模拟（一） 3.0学时 李力刚
第1节 傅里叶变换与N体数值模拟（一）
第五章 常微分方程（组）的数值解法 3.0学时 李力刚
第1节 常微分方程（组）的数值解法
第六章 傅里叶变换与N体数值模拟（二） 3.0学时 李力刚
第1节 傅里叶变换与N体数值模拟（二）
第七章 线性方程组的数值解法 3.0学时 李力刚
第1节 线性方程组的数值解法
第八章 偏微分方程与流体数值模拟（一） 3.0学时 李力刚
第1节 偏微分方程与流体数值模拟（一）
第九章 非线性方程（组）的数值解法 3.0学时 李力刚
第1节 非线性方程（组）的数值解法
第十章 偏微分方程与流体数值模拟（二） 3.0学时 李力刚
第1节 偏微分方程与流体数值模拟（二）
第十一章 模型拟合 3.0学时 李力刚
第1节 模型拟合
第十二章 星系的数值模拟 3.0学时 李力刚
第1节 星系的数值模拟
第十三章 算法的应用实践及讲评 4.0学时 李力刚
第1节 算法的应用实践及讲评
参考书
1、
计算方法导论
徐萃薇 孙绳武
2015
高等教育出版社
2、
Numerical Python in Astronomy and Astrophysics
Wolfram Schmidt & Marcel Vlschow
2021
Springer Berlin Heidelberg
3、
Numerical Recipes 3rd Edition: The Art of Scientific Computing
William H. Press
2007
Cambridge University Press
课程教师信息
李力刚，博士，研究员，博士生导师。从事岩石圈动力学、地球和行星流体动力学以及流体动力学并行计算等的研究。在Physical Review、Geophysical Research Letters、Physics of Fluids、地球物理学报等刊物发表论文30余篇，担任《10000个科学难题 天文学卷》及《中国大百科》词条撰稿人。