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文档简介

计算方法,7微分方程数值解,飞机设计教研室白巍,提纲挈领,1、引言2、初值问题的数值解法-单步法3、龙格-库塔方法4、收敛性与稳定性5、初值问题的数值解法多步法,微分方程的一般概念,定义联系自变量和未知函数及其导数的等式。分类按自变量的个数:常微分方程,偏微分方程按未知函数及其导数的次数:线性微分方程,非线性微分方程;按方程中未知函数导数的最高阶数:一阶、二阶和高阶微分方程。,寻找解析解的过程称为求解微分方程,一个或一组具有所要求阶连续导数的解析函数,将它代入微分方程(组),恰使其所有条件都得到满足的解称为解析解(或古典解),称为真解或解。,什么是微分方程的解析解?,解析方法缺点适用范围小数值方法优点适用范围广我们更关心的是某些特定的自变量在某一个定义范围内的一系列离散点上的近似值,寻找数值解的过程称为数值求解微分方程。,把这样一组近似解称为微分方程在该范围内的,数值解,什么是微分方程的数值解?,常微分方程的数值解法常用来求近似解近似解(含误差)是一个函数表,常微分方程数值解法的特点,解析解Vs数值解,求解过程单步法,一阶常微方程的初值问题,定解条件(初值条件),各种数值解法,例,数值方法:0=x0x1x2,反复将步长折半进行计算,直至为止,这时再将步长折半一次,就得到所要的结果。,这种通过加倍或折半处理步长的计算方法称为变步长方法。,注:推荐使用精度好计算量低的变步长方法。用四阶显式R-K方法做变步长方法是实践中较好的方法!,例分别用改进的欧拉格式和四阶龙格库塔格式解初值问题(取步长h=0.2):,节点改进欧拉法四阶龙格库塔法准确解01110.21.1866671.1832291.1832160.41.3483121.3416671.3416410.61.4937041.4832811.4832400.81.6278611.6125141.61245211.7542051.7321421.732051,表,(注:已指出过准确解,),利用Euler方法求初值问题,解此时的Euler公式

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