Metody numeryczne - co to jest ?
Metodą numeryczną nazywa się każdą metodę obliczeniową sprowadzalną do operacji
arytmetycznych dodawania, odejmowania, mnożenia i dzielenia. Są to podstawowe operacje
matematyczne, znane od wieków przez człowieka a także rozpoznawalne przez każdy
procesor komputerowy. Na fundamencie tych czterech działań liczbowych można zbudować
całą bazę obliczeniową dla mniej lub bardziej skomplikowanych zagadnień (np. obliczanie
pierwiastka kwadratowego z liczby nieujemnej, ale też operacje całkowania i różniczkowania
numerycznego). Dlatego zazwyczaj przez numerykę rozumie się dziedzinę matematyki
zajmującą się rozwiązywaniem przybliżonym zagadnień algebraicznych. I rzeczywiście,
odkąd zjawiska przyrodnicze zaczęto opisywać przy użyciu formalizmu matematycznego,
pojawiła się potrzeba rozwiązywania zadań analizy matematycznej czy algebry. Dopóki były
one nieskomplikowane, dawały się rozwiązywać analitycznie, tzn. z użyciem pewnych
przekształceń algebraicznych prowadzących do otrzymywania rozwiązań ścisłych danych
problemów. Z czasem jednak, przy powstawaniu coraz to bardziej skomplikowanych teorii
opisujących zjawiska, problemy te stawały się na tyle złożone, iż ich rozwiązywanie ścisłe
było albo bardzo czasochłonne albo też zgoła niemożliwe. Numeryka pozwalała znajdywać
przybliżone rozwiązania z żądaną dokładnością. Ich podstawową zaletą była ogólność tak
formułowanych algorytmów, tzn. w ramach danego zagadnienia nie miało znaczenia czy było
ono proste czy też bardzo skomplikowane (najwyżej wiązało się z większym nakładem pracy
obliczeniowej).
Metody numeryczne - do czego służą ?
Oczywiście metody numeryczne mogą służyć do rozwiązywania konkretnych zagadnień
algebraicznych (takich jak np. równania nieliniowe czy problemy własne). Na ogół jednak są
one ostatnim ogniwem w łańcuchu zwanym modelowaniem. W celu określenia zachowania
się jakiegoś zjawiska w przyrodzie (tu uwaga będzie skierowana na zagadnienia fizyczne,
czyli odwracalne), buduje się szereg jego przybliżeń zwanych modelami. Modele buduje się
przyjmując coraz to nowe założenia i hipotezy upraszczające. Z rzeczywistego systemu
fizycznego najpierw powstaje model mechaniczny, (czyli zbiór hipotez dotyczących np.
materiału, środowiska, zachowania obciążenia itd.).