有限差分是數學中一種處理離散函式的方法,它主要基於泰勒級數展開。有限差分的公式主要有以下幾種形式:
一階向前差分:Δhf=f(x+h)−f(x),這裡的h可以根據套用場景變化,當h=1時,可以簡寫為Δf。
一階後向差分:▽hf=f(x)−f(x−h),這是前向差分的逆運算。
一階中心差分:這是一種結合了前向和後向差分的差分形式,適用於對稱的離散點,其公式為Δhf=12[f(x+h)−f(x−h)]。
二階中心差分:這是中心差分的進一步差分,公式為Δ(Δhf)=Δhf−Δhf=12[f(x+2h)−2f(x+h)+f(x)],它反映了函式值的變化率的變化。
以上各種差分形式可以根據實際需要選擇使用,它們在數值分析、微分方程等領域有著廣泛的套用。