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文档简介

1、第九章 常微分方程数值解第一节 求解初值问题数值方法的基本原理第二节 高精度的单步法 第三节 线性多步法第四节 一阶微分方程组的解法第五节 边值问题的打靶法和差分法考虑一阶常微分方程的初值问题 /* Initial-Value Problem */:只要 f (x, y) 在a, b R1 上连续,且关于 y 满足 Lipschitz 条件,即存在与 x, y 无关的常数 L 使对任意定义在 a, b 上的 y1(x) 和 y2(x) 都成立,则上述IVP存在唯一解。要计算出解函数 y(x) 在一系列节点 a = x0 x10,使得对一切 成立,则该方法收敛,且有 由该定理可知整体截断误差总比

2、局部截断误差低一阶 对改进的Euler法,于是有 设L为f关于y的Lipschitz常数,则由上式可得限定h即可知Q满足Lipschitz条件,故而改进的Euler法收敛.3. 稳定性一般分析时为简单起见,只考虑模型方程常数,可以是复数一般分析时为简单起见,只考虑模型方程 当步长取为 h 时,将某算法应用于上式,并假设只在初值产生误差 ,则若此误差以后逐步衰减,就称该算法相对于 绝对稳定, 的全体构成绝对稳定区域。我们称方法A 比方法B 稳定,就是指 A 的绝对稳定区域比 B 的大。hl h=h例:考察显式欧拉法的稳定性 0-1-2ReImg例:考察梯形的稳定性 可见绝对稳定条件是:显式欧拉法的稳定性条件是可见绝对稳定区域为:210ReImg注:一般来说,隐式欧拉法的绝对稳定性比同阶的显式法好。解:两式相减,得隐式欧拉公式是一阶方法例:对于常微分方程初值问题证明隐式欧拉公式是一阶方法。解:隐式欧拉公式是一阶方法第二节 高精度的单步法 在高精度的单步法中,应用最广泛的是Runge-Kutta(龙格-库塔)方法一、基本原理Runge-Kutta法的一般形式二、二阶龙格库塔方法三、三阶龙格库塔方法四、四阶龙格库塔方

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