计算物理复习

发布 2022-06-24 19:59:28 阅读 3300

1、 请给出混合同余法产生随机数的公式,并计算当x1=?,a=2b+1,b=2,c=1,m=?的前?个随机数,小数点后保留4位有效数字。

2、请给出平方取中方法产生伪随机数的十进制公式,若x1=?,请给出前?个随机数,小数点后保留两位有效数字。

3、简述蒙特卡洛方法在概率论方面的两个数学基础及其作用。

4、伪随机数的好坏是通过各种统计检验来确定的,其中最基本的是哪两个?它们各代表什么意思?

5、在随机游走的蒙特卡洛方法中,有一种最常用方法称为metropolis方法。请给出它的基本思想和操作步骤。

6、请简述大数定理和中心极限定理的基本内容。

7、简述有限元法的基本思想和一般步骤。

8、请从数学方法这个角度阐述一下有限元素法与有限差分法之间的区别。

9、请从区域的离散化方法方面比较一下有限元素法与有限差分法之间的区别。

数学方法的不同:

10、请给出一阶微分的向前、向后和中心差商公式,并给出中心差商的推导过程。

11、采用舍选法产生和,其中是[0,2π]上均匀分布的随机数,给出程序流程图。

12、利用平均值法和投点法分别计算积分的流程图。

13、用有限差分法求解拉普拉斯方程,在如图所示边界条件(且h=?)下各网格点的值。

14、设有矩形薄板,长9.0m,宽6.0m,温度场分布满足下列方程和边界条件:

若采用有限差分方法求解该场域内温度分布,网格划分如图所示,且场域内所有格点初始温度值设定为1.0。小数点后保留有效数字四位,问:

1)、若采用直接迭代方法,请给出迭代公式,经过两次迭代后(a),(b)处的温度。

2)、若采用高斯-赛德尔迭代方法,请给出迭代公式,经过一次迭代后(a),(b)处的温度。

15、铁磁体哈密顿量为:,若采用约化单位,为玻尔兹曼常数,t为开氏温度;,,若仅考虑最近邻相互交换耦合能j,且。若外磁场,采用metropolis方法对该体系进行模拟,随机数列为0.

001,0.15,0.055,0.

85 ……初始时刻自旋磁矩设定为–1,问:

1)、请给出主要模拟步骤。

2)、若考虑周期性边界条件,在前两次模拟中,选中的格点分别是(2,1)和(2,2),请计算该体系磁矩的变化情况,并给出计算过程。

16、试做二维单原子系统的分子动力学模拟。系统温度t=0.85保持固定,元胞为lx=ly =10,划分为10*10的正方形网格。

元胞内原子数n=64.原子质量m=1.位势为lenard-jones势,其中ε=σ1, 边界条件为周期性边界条件,初始位置是随机分布在正则节点上,初始速度为按[-1,1]随机分布。

分子动力学模拟步长为δt=0.02,模拟原子的平均动能分布。请给出详细的模拟步骤。

17、试做总能量固定的单原子系统的分子动力学模拟。元胞为lx=ly=lz=10,划分为10*10*10的正方形网格。元胞内原子数n=64.

原子质量m=1.位势为lenard-jones势,其中ε=σ1, 边界条件为周期性边界条件,初始位置是随机分布在正则节点上,初始速度为按[-1,1]随机分布。分子动力学模拟步长为δt=0.

02, 模拟100步后原子的平均动能分布。请给出详细的模拟步骤。

18、一简谐振子,弹簧质量不计,弹性系数为,小球质量为 m=2.0kg,初始时刻处于平衡位置,速度。问:

若采用分子动力学方法进行模拟,时间步长取为,采用verlet速度形式算法,请给出主要操作步骤,并利用该算法计算该物体前2步的位置和速度值。

计算物理作业

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