Метка «производная»

Математические выражения в .NET (разбор, дифференцирование, упрощение, дроби, компиляция)
Мне со школьных времен был интересен алгоритм вывода аналитических производных и упрощения выражений. Данная задача была актуальна впоследствии и в вузе. Тогда-то я реализовал ее, только получилось все не так, как хотелось: вместо кода IL у меня просто генерировался C# код в текстовом виде, сборки не выгружались, ну и к тому же не было возможности вывода производных в аналитическом виде. Однако потом я решил все-таки реализовать такую библиотеку, так как интерес остался. Стоит отметить, что таких библиотек в интернете большое количество, но нигде я не нашел именно этапа компиляции выражений в IL код, т.е. по сути везде выполняется интерпретация, которая не столь эффективна, в отличие от компиляции. Ну и к тому же я это разрабатывал чисто для себя, для изучения новых технологий, особо не надеясь, что результат моих трудов может где-нибудь потребоваться.
Читать полностью »

В компании Intel разрабатывают не только ПО для «внешних» потребителей — пишутся и программы, которые используются только внутри Intel. Среди них довольно много средств для численного моделирования различных физических процессов, протекающих при изготовлении процессоров — ведь именно последние и являются основной продукцией Интела. В этих программах, конечно, широко используются различные методы вычислительной математики и физики.
Вот некоторое время назад мне понадобилось программно решать одно уравнение методом Ньютона. Казалось бы, все просто, но для этого надо уметь вычислять производную левой части уравнения. Эта левая часть у меня была довольно сложная — даже просто вычисление ее значений в программе было разбросано по нескольким функциям, — и перспектива вычислять производную на бумажке меня не радовала. Перспектива воспользоваться каким-нибудь пакетом символьных вычислений меня радовала не больше — перенабирать все формулы, содержащие к тому же несколько частных случаев, далеко не очень приятно. Вариант вычислять производную численно как разность значений функции в двух соседних точках, деленную на соответствующее приращение независимой переменной, чреват потерей точности и вообще необходимостью подбирать подходящее приращение этой переменной.
Подумав некоторое время, я применил следующий подход. Потом я узнал, что он называется «автоматические дифференцирование», для него существует довольно обширная литература на английском, и ряд библиотек — но на русском я нашел только некоторые научные статьи про применение этого метода, и пост на Хабрахабре, в котором все рассказывается через смесь дуальных и комплексных чисел, и понять который с ходу, на мой взгляд, тяжело. С другой стороны, для понимания и практического применения автоматического дифференцирования не нужны никакие дуальные числа, и этот подход я тут и изложу.
Читать полностью »