通用算法与数值计算
角度、误差、数据处理、插值与求根,是计算天文问题的通用工具。
先认识角度与精度,再进入插值、拟合和迭代。
先看生活中的现象 →
- 原地转了一整圈,为什么还是面对同一栋房子?
用转身找方向,分清“转了多少”和“最后朝哪里”。
- 计算器算出了32°,为什么目标却在相反方向?
两个相反方向能有相同的斜率。只留下一个比值,就丢掉了你真正需要的符号。
- 两次称重几乎一样,相减就能知道少了多少吗?
先把两张读数记下来,再看舍入怎样改变那个很小的差。
- 星历里的误差,到底出在输入、公式,还是机器里?
同一个结果要经过四道关:输入、算法、内部运算、最后显示。不要把它们混成一种“精度”。
- 一叠乱序观测记录,怎样排得又对又省事?
先比较哪张更早,再移动整张记录,亲眼看数据怎样排好。
- 表格每天只记一次,晚上那个时刻的数从哪来?
用前后几条记录,补出附近没有直接列出的时刻。
- 星历表只记几次,怎么找出“最近”和“刚好过零”的时刻?
除了补一个中间值,插值还能寻找局部极小值或过零点;前提是数据真的在附近。
- 记录时间不整齐,还能补出中间的数据吗?
不用把记录强行搬到整点上,让每条真实的输入位置都参加计算。
- 读数有高有低,怎样找出背后的趋势?
把散落的观测记录放在一起,找一条整体最贴近它们的线。
- 一块长条花园,怎样一步步变成正方形?
面积不变,调整两条边,亲眼看见“越猜越准”。
- 反复“改进答案”,为什么有时越算越离谱?
不是所有重复计算都能靠近答案;同一道题,改写方式和起点都会影响结果。