파이썬으로 공학계산 따라하기 VII - 미분방정식(수치해, solve_ivp, RK4)

소개글

"파이썬으로 공학계산 따라하기" 시리즈는 프로그램 명령어에 익숙하지 않더라도 그대로 복붙을 하여 배우고 익히는 과정을 담고 있습니다. 기존의 데이터 처리용 프로그램을 사용하지 않더라도, 무료로 제공하는 파이썬 프로그램을 이용하여 공학용 계산, 그래프 그리기 등을 통해 직관적으로 변화와 차이값을 비교할 수 있도록 데이터 처리 방법을 소개합니다.

목차

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본문내용

파이썬으로 공학계산 따라하기 VII 에서는 수치해를 통한 미분방정식의 해를 구하는 방법 중 하나인, 1) scipy 라이브러리의 solve_ivp 와 2) 라이브러리에서 제공하는 방법이 아닌 일반적으로 사용하는 수치 해석법의 하나인 Runge-Kutta (4th order) 방법을 파이썬으로 구현하는 과정을 보여주고자 한다. 공학계산을 하다 보면 여러 상황을 맞닥뜨리는 되는데, 특히 계산 결과로 얻은 값이 실제 얻고자 하는 값에 근사한지 판단하는 과정에 꽤나 어려움을 겪는다. 계산치와 실제값의 차이는 초기값의 설정, 결과값의 부분 수렴 등등 많은 원인이 있지만, 해를 푸는 과정에서 그 원인들을 모두 찾아 해결하는 것도 꽤나 난이도가 높은 일이기 때문에, 원인 해결을 위해 노력하기 보다는 해를 찾는 다른 방법을 사용하여 접근하는 것이 어떨까 한다. 적절한 해를 찾는 과정은 여러 방법이 있을 수 있기 때문에, 서로 확인하는 과정으로 활용하면 보다 정확하고 재현성 있는 결과를 얻기가 훨씬 수월해진다.

참고 자료

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