ОБЫКНОВЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ. Задача Коши. (продолжение)

Презентация:



Advertisements
Похожие презентации
ОБЫКНОВЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ. Задача Коши.
Advertisements

Л АБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 Тема: Численное дифференцирование Тема: Численное дифференцирование.
Лекция 1: Дифференциальные уравнения. Разностный метод.
Л АБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7 Тема: Решение граничных задач для обыкновенных дифференциальных уравнений Тема: Решение граничных задач для обыкновенных дифференциальных.
Л АБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 Тема: Численные методы решения задачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений.
Метод Эйлера Рассмотрим уравнение с начальным условием для определенности будем считать, что решение нужно получить для значений х > x 0.
УРАВНЕНИЯ С ЧАСТНЫМИ ПРОИЗВОДНЫМИ (II) Уравнения второго порядка.
ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ.
УРАВНЕНИЯ С ЧАСТНЫМИ ПРОИЗВОДНЫМИ. Рассмотрим уравнение вида: Здесь - искомая функция.
ЛЕКЦИЯ Приближенное решение обыкновенных дифференциальных уравнений: Метод Эйлера.
Методы обработки экспериментальных данных. Методы обработки экспериментальных данных: 1. Интерполирование 2. Метод Лагранжа.
5. Численное дифференцирование Задача приближенного вычисления производной может возникнуть в тех случаях, когда неизвестно аналитическое выражение для.
Интерполирование функций. Постановка задачи: xx0x0 x1x1 x2x2 …xnxn yy0y0 y1y1 y2y2 …ynyn Функция задана таблично: Вычислить Вычислить: -сетка или узлы.
Численные методы.
ОБЫКНОВЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ. Задача Коши.
7.Численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений Уравнение связывающее неизвестную функцию y(x), независимую переменную x и производные.
3. Алгоритмы приближения функций Если функция y = f(x) задана, то любому допустимому значению x сопоставляется некоторое значение y. Функция может быть.
Методы численного интегрирования Выполнили: ст. гр. 2Б15: Забродько П. О Золоторёв Р. Н Руководитель: Тарбокова Т. В.
Багирова Севиндж Музаффар кызы Открытый урок на тему : Обыкновенные дифференциальные уравнения. ОДУ первого порядка. Уравнения с разделяющимися переменными.
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ - УПИ ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА.
Транксрипт:

ОБЫКНОВЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ. Задача Коши. (продолжение)

Многошаговые методы Многошаговые методы -основаны на том, что для вычисления значения y i+1 используются результаты не одного, а k предыдущих шагов, т. е. значения y i-k+1, y i-k+2, …, y i.

Многошаговые методы могут быть построены следующим образом. Запишем исходное уравнение в виде

Проинтегрируем обе части этого уравнения по х на отрезке Интеграл от левой части легко вычисляется :

Для вычисления интеграла от правой части уравнения (2) строится сначала интерполяционный многочлен P k-i степени k -1 для аппроксимации функции на отрезке по значениям

Таким образом,

Приравнивая выражения, полученные в (3) и (4), можно получить формулу для определения неизвестного значения сеточной функции y i+1 в узле x i+1 :

На основе предыдущей формулы можно строить различные многошаговые методы любого порядка точности. Порядок точности зависит от степени интерполяционного многочлена P k-i (x), для построения которого используются значения сеточной функции y i, y i-1, …, y i-k+1, вычисленные на k предыдущих шагах.

Методы Адамса. 1. метод Адамса, имеющий четвертый порядок точности и использующий на каждом шаге результаты предыдущих четырех.

Пусть найдены значения в четырех последовательных узлах (k = 4). При этом имеются также вычисленные ранее значения правой части где

В качестве интерполяционного многочлена Р з (х) можно взять многочлен Ньютона. В случае постоянного шага h конечные разности для правой части в узле имеют вид

Тогда разностную схему четвертого порядка метода Адамса можно записать после необходимых преобразований в виде

Сравнивая метод Адамса с методом Рунге- Кутта той же точности, можно отметить его экономичность, поскольку он требует вычисления лишь одного значения правой части на каждом шаге (в методе Рунге-Кутта четырех).

Но метод Адамса неудобен тем, что невозможно начать счет по одному лишь известному значению у 0. Расчет может быть начат только с узла х з, а не x 0.

Значения у 1, у 2,у 3 нужно получить каким- либо другим способом, что существенно усложняет алгоритм. Кроме того, метод Адамса не позволяет (без усложнения формул) изменить шаг h в процессе счета.

2. Метод прогноза и коррекции. Суть метода: На каждом шаге вводятся два этапа, использующих многошаговые методы: с помощью явного метода по известным значениям функции в предыдущих узлах находится начальное приближение в новом узле; используя неявный метод, в результате итераций находятся приближения

разностные соотношения для k-ого шага метода Адамса имеют вид:

Точность вычислений оценивается по формуле:

Метод Милна. Для предсказания используем первую формулу Милна

Уточнение(коррекция) производится по второй формуле Милна

Для оценки точности вычислений используется формула: