为什么很多资料上的中心差分公式里都带了分数1/2?差分的最小-查字典问答网
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来自李盛瑜的问题

  为什么很多资料上的中心差分公式里都带了分数1/2?差分的最小单位不是应该是整数吗?我在尝试自学一些有限差分的知识.很多资料上,在提到中心差分格式的时候,会给出类似这样的一种带了1/

  为什么很多资料上的中心差分公式里都带了分数1/2?差分的最小单位不是应该是整数吗?

  我在尝试自学一些有限差分的知识.很多资料上,在提到中心差分格式的时候,会给出类似这样的一种带了1/2的公式:

  f'(x)≈(f(x+h/2)-f(x-h/2))/h

  为什么会出现1/2对于有限差分来说,最小的单位,应该是网格吧?也就是,那么怎么会有1/2呢?这个位置实际上并不存在不是吗?实际上,有的材料上,中心差分公式就是写成

  f'(x)≈(f(x+h)-f(x-h))/(2h)

  的,感觉这样才合理啊.为什么那种使用了1/2的写法似乎更广泛?这是有什么好处吗?

6回答
2020-04-08 10:55
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唐耀庚

  那样后面的自变量之间是差一个单位的,也就是x+h/2与x-h/2差一个单位,有利于一些运算.

2020-04-08 10:58:25
李盛瑜

  可是差分运算一般都是通过计算机程序求解的,这样写出的公式不是没法直接用于代码编写吗,毕竟第半个网格实际上根本不存在——直觉上,似乎这样对边界条件的处理也会变得麻烦吧?

2020-04-08 10:59:42
唐耀庚

  我对计算机不清楚。理论上用1/2简便些。

2020-04-08 11:01:18
李盛瑜

  ……可以的话,对于它的简便之处,能举一个简单的例子做一下说明吗?

2020-04-08 11:04:09
唐耀庚

  这个我就不记得了,学数值分析上的。几年前的了。

2020-04-08 11:05:46
李盛瑜

  在阅读了一些有限差分的代码之后,我想我找到答案了。实际编程中,在使用这种涉及1/2网格的差分格式时,就是把这个1/2当作单位1来处理的。也就是说虽然写公式的时候只用了n个网格来表达,但是实际编程实现的时候还是用到了2n+1个网格……不过老实说我依旧不觉得这种书写方法在实践中能有多少优势……也许是我经验不足,还没体会到这种书写方法的妙处吧。

2020-04-08 11:09:09

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