ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Для уравнения dy/dt=f(t,y) , решаемого по формуле Эйлера первого порядка, множитель
перехода равен [6] :
Для системы диф .ур - ий :
Разностная схема Эйлера даёт :
yk+1=yk+hf1(tk,yk,zk)
zk+1=zk+hf2(tk,yk,zk)
Для того , чтобы схема расчётов была устойчива необходимо , чтобы собственные значения
матрицы
Справка некоторых разностных формул
Уравнение 1-го порядка dy/dt=f(t,y)
1.Метод Эйлера 1-го порядка :yk+1=yk+hf(tk,yk)
2.Метод Эйера 2-го порядка (двухшаговые методы).
yk+0.5=yk+(h/2)f(tk,yk)
y
k+1
=y
k
+hf(t
k
+(h/2),y
k+0.5
)
1. 1 ≤< + g иликk εε
д y д f
h
итерацийhшагавеличинудопустимуюомаксимальнопределитьлегкооткуда
еслиустойчивМетод
h
д y
д f
h
д y
д f
g
/
2
:
111:
ˆ
,1
ˆ
1
−≤
≤+≤−
⋅=+=⋅+=
α
αα
),,(,),,( 21 zytf
dt
dz
zytf
dt
dy
==
⋅+⋅
⋅⋅+
=
⋅⋅
⋅⋅
=
−
=+=
h
д z
д f
h
д y
д f
h
д z
д f
h
д y
д f
G
Поэтому
h
дz
дf
h
дy
дf
h
дz
дf
h
дy
дf
Aматрица
единичнаяIгдеAIGпереходаматрицейсяопределяеттьУстойчивос
22
11
22
11
1
1
:
,
10
01
:
1)1)(1(42
:)1(1
ˆ
,1
ˆ
:
0...)det(
:
.]1,1[
222
1
21
011
≤−−+−+±+
⋅+=⋅+=
=++++=−
−
−
−
BAhABBABA
Прешениятиустойчивосусловиеполучимh
д z
д f
Bh
д y
д f
AОбозначив
aaaaIA
многочленатическогохарактерискорни
называютматрицызначениямимиСобственныинтервалапределызавыходилинеG
mm
mm λλλλ
λ
h
д y
д f
gh О ⋅=+== ααε ,1,)(
ε k . < ε к + 1 ил и g ≤ 1 Д ля у р авне ни я dy/dt=f(t,y) , р е ш ае мо го по ф о р му ле Эйле р а пе р во го по р яд ка, мно ж и те ль пе р е х о д а р аве н [6] : дf дf g = 1+ ⋅ h =ˆ1 + α , α =ˆ ⋅ h дy дy М е т од уст ойчив е сл и : − 1 ≤ 1 + α ≤ 1 от куд а л е гкоопр е д е л ит ь м аксим ал ьнод опуст им ую ве л ичину ш ага h ит е р аций: 2 h≤− дf /дy Д ля си сте мы д и ф .у р -и й : dy dz = f 1(t , y, z ) , = f 2(t , y, z ) dt dt Р азно стная сх е ма Эйле р а д аёт : yk+1=yk+hf1(tk,yk,zk) zk+1=zk+hf2(tk,yk,zk) 1 0 Уст ойчивост ь опр е д е л яе т ся м ат р ице й пе р е ход а G = I + A гд е : I = − е д иничная 0 1 дf1 дf1 ⋅h ⋅h дy дz м ат р ица , A = дf 2 дf 2 ⋅h ⋅ h дy дz П оэт ом у : дf1 дf1 1 + ⋅h ⋅h дy дz G = дf 2 дf 2 ⋅ h 1+ ⋅ h дy дz Д ля то го ,что б ы сх е ма р асчёто в б ыла у сто йчи ва не о б х о д и мо , что б ы со б стве нные значе ни я матр и цы G не вы ход ил и за пр е д е л ы инт е р вал а [−1,1] . С обст ве нны м и значе ниям и м ат р ицы назы вают кор ни λ хар акт е р ист иче скогом ногочл е на : det( A − λ I ) = amλm + am − 1λm −1 + ... + a1λ + a 0 = 0 дf1 дf 2 О бозначив : A =ˆ1 + ⋅ h , B =ˆ1 + ⋅ h пол учим усл овие уст ойчивост и р е ш е ния ( П 1) : дy дz A + B ± A 2 + B 2 − 2 AB + 4h 2 ( A − 1)( B − 1) ≤ 1 Спр авка не ко то р ых р азно стных ф о р му л У р авне ни е 1-го по р яд ка dy/dt=f(t,y) 1.М е то д Эйле р а 1-го по р яд ка :yk+1=yk+hf(tk,yk) дf ε = О ( h) , g = 1 + α , α = ⋅h дy 2.М е то д Эйе р а 2-го по р яд ка (д ву х ш аго вые ме то д ы). yk+0.5=yk+(h/2)f(tk,yk) yk+1=yk+hf(tk+(h/2),yk+0.5)