Модифицированный метод Эйлера или метод серединных точек

Метод Эйлера обладает медленной сходимостью, поэтому чаще применяют методы более высокого порядка точности. Второй порядок точности  имеет модифицированный метод Эйлера или метод серединных точек. В этом методе Эйлера интегральная кривая на отрезке  заменяется ломаной с угловым коэффициентом, вычисленным в средней точке отрезка.

Для вычисления функции y=f(x) в этом методе в одной точке требуется дважды вычислить функцию f (x, y):

 

4. Оснащение: персональные компьютеры

5. Задание:

  1. Найдите точное частное решение дифференциального уравнения с заданными начальными условиями.
  2. Используя метод Эйлера, найдите численное решение дифференциального уравнения на отрезке [a;b] с шагом h=0,2, удовлетворяющее начальному условию y(x0)=y0.
  3. Сделайте пересчет численного решения дифференциального уравнения на отрезке [a;b] с шагом h=0,2, удовлетворяющего начальному условию y(x0)=y0 при помощи модифицированного метода Эйлера (метод серединных точек).
  4. Постройте ломаную Эйлера для двух методов, а также интегральную кривую, соответствующую точному решению.

Индивидуальные задания:

Вариант Вид уравнения Отрезок Начальные условия Вариант Вид уравнения Отрезок Начальные условия
1 [0;2] Y(0)=1 9 [1;3] Y(1)=1
2 [0;2] Y(0)=1 10 [0;2] Y(0)=2
3 [1;3] Y(1)=1 11 [0;2] Y(0)=3
4 [1;3] Y(1)=0 12 [0;2] Y(0)=1
5 [π/2; π] Y(π/2)=0 13 [0;2] Y(0)=2
6 [0;2] Y(0)=4 14 [0;2] Y(0)=-1
7 [0;2] Y(0)=e 15 [5;7] Y(5)=0
8 [0;2] Y(0)=0 16 [4;6] Y(4)=1

 

6. Порядок выполнения работы:

Порядок выполнения работы указан в задании.

Составить программу на языке программирования для выполнения пунктов 2 и 3, результаты вывести в виде таблицы.

 

n

х

Решение уравнения, у(x)= 

Аналитическое h=0.2

Численное

Погрешность для метода 1

Погрешность для метода 2

метод 1 h=0.2 метод 2 h=0.2
1        
2            

 

7. Контрольные вопросы:

1. Что называется дифференциальным уравнением?

2. Определение общего, частного решений.

3. Что значит решить задачу Коши?

4. Что значит решить дифференциальное уравнение численным методом?

5. Как еще называется метод Эйлера, модифицированный метод Эйлера?

6. В чем заключается геометрический смысл этих методов?

7. Какой из методов точнее и почему?

8. Требования к отчету: Отчет должен быть оформлен в соответствии с требованиями ЕСКД. Содержать цель, задание, таблицы, выводы.

9. Литература:

1. В.Н.Исаков, «Элементы численных методов».- М., АКАДЕМА,2003

2. А.А.Гусак. “Справочник по математике”.-Минск,ТетраСименс,1999

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: