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有限元法是什麼

有限元法(FEM, Finite Element Method)是一種用於求解偏微分方程邊值問題的數值技術,它通過將連續的問題區域劃分為多個簡單的子區域(即有限元),在這些子區域內分別求解簡單的方程,然後將這些簡單方程組合起來以估計原問題區域內的複雜方程。

這種方法適用於各種形狀複雜的區域,通過在每個小區域(有限元)內假設一個簡單的近似解,並推導出滿足原始問題條件的整體解。有限元法得到的解不是精確解,而是近似解,它被廣泛套用於流體力學結構力學等領域。

此外,有限元法在早期主要基於變分原理發展,廣泛套用於與泛函極值問題相關的物理場,如拉普拉斯方程泊松方程。自1960年代以來,通過使用加權餘數法(如伽遼金法最小二乘法),有限元法已能套用於任何微分方程描述的物理場。