Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Построение линейных многошаговых методов решения задачи Коши




Рассмотрим задачу Коши , (1) и (2). На введем равномерную сетку , , . Линейные многошаговые методы задаются соотношением

, (3). Для начала вычислений по формуле (3) необходимо знать разгонные значения. . Значение берется из (2), остальные определяются посредством одношагового метода соответствующего порядка точности.

Числа и в (3) будем называться параметрами метода (3). При (3) будем явным методом, а при – неявным методом.

Пусть точное решение задачи (1), (2). Погрешность метода (3), как правило, удовлетворяет оценке

где . В основу построения многошаговых методов (3) (т.е. выбора и ) положим понятие алгебраического порядка точности. Будем говорить, что метод (3) имеет алгебраический порядок точности, равный , если он является точным для любого многочлена степени . Если – многочлен степени , то , т.е. .

Для построения метода (3) алгебраического порядка точности равного , будем поочередно подставлять в (3) функции вида: . При . В силу (1) . Далее , необходимо чтобы выполнялось точно, поэтому при подстановке функции будем иметь соотношение (4)

Таким образом, условие (1) является необходимым и достаточным для того, чтобы метод (3) был точен для любого многочлена нулевой степени. Положим теперь . Подставляя эти соотношения в (3) будем иметь: . Последнее соотношение перепишем так:

.

В силу (4), последнее равенство запишем в виде:

(5)

Таким образом, для того, чтобы метод (3) имел алгебраический порядок точности, равный 1, необходимо и достаточно, чтобы его параметры удовлетворяли условиям (4) и (5). Продолжая этот процесс, получим соотношение (6)

Т.е. для того, чтобы метод (3) имел алгебраический порядок точности равный необходимо и достаточно, чтобы его параметры удовлетворяли (4), (5), а при еще и (6). Соотношение (4) и (5) (или (4),(5),(6)) представлял собой систему линейных алгебраических уравнений, которая в общем случае может иметь не единственное решение. Поэтому, ряд параметров метода (3), имеющий алгебраический порядок точности равный , будут свободными. Т.е. ими можно распорядиться, например, для повышения алгебраического порядка точности или повышения устойчивости, либо чтобы сделать метод (3) явным.

Пример. Пусть (3) имеет вид: (7). Обозначим . В данном случае условия (4) и (5) таковы . Поэтому (7) можно переписать в виде (8).

Метод (8) точен для любого многочлена первой степени и содержит 1 свободных параметр . Например, если положить , то получим явный метод, который является методом Эйлера. Однако, например можно выбрать и таким образом, чтобы метод (8) был точен для любого многочлена второй степени. Действительно, будем подставлять в (8) функцию: . В данном случае:

(9). Перепишем (9) в виде: (10)

Приведем в (10) подобные слагаемые:

.

А (8) приобретает вид: .







Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-04-03; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 464 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Два самых важных дня в твоей жизни: день, когда ты появился на свет, и день, когда понял, зачем. © Марк Твен
==> читать все изречения...

2218 - | 2051 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.