- •Оглавление
- •Предисловие
- •Лекция 1. Понятие погрешности решения систем алгебраических уравнений
- •1.1. Точные и приближенные числа, источники погрешностей, классификация погрешностей
- •Источники погрешностей
- •1.2. Абсолютные и относительные погрешности
- •1.3. Понятие о системе линейных уравнений
- •2.1. Формулы Крамера для решения системы линейных уравнений
- •2.2. Решение системы линейных уравнений методом последовательного исключения неизвестных (метод Гаусса)
- •Пусть дана система
- •1.4. Матричные уравнения
- •Лекция 2. Точные методы решения систем линейных алгебраических уравнений (слау)
- •Обозначим
- •Лекция 3. Приближенные методы решения слау
- •3.1. Понятие предела для векторов и матриц Пусть дана последовательность векторов
- •Аналогично, если имеется последовательность квадратных матриц
- •3.2. Метод простой итерации Пусть дана система линейных уравнений:
- •В матричном виде:
- •Условия сходимости итерационного процесса
- •3.4. Оценка погрешности приближенного процесса методом итерации
- •Лекция 4. Метод зейделя
- •4.1. Условия сходимости процесса Зейделя
- •Пусть дана линейная система
- •4.2. Оценка погрешности процесса Зейделя
- •4.3. Приведение системы линейных уравнений к виду, удобному для итераций
- •Лекция 5. Методы решения нелинейных уравнений
- •5.1. Итерационные методы решения нелинейных уравнений а). Метод простой итерации.
- •Число итераций при использовании этого метода
- •Если корень нас не устраивает, то мы находим
- •Г). Метод Ньютона.
- •5.2. Метод Рыбакова
- •5.3. Метод наискорейшего спуска
- •Лекция 6. Интерполирование и экстраполирование
- •6.1. Интерполяционный многочлен Лагранжа
- •Перепишем этот многочлен в другой форме
- •Окончательно получаем
- •Лекция 7. Конечные разности
- •Рассмотрим некоторые свойства конечных разностей
- •7.1. Первая интерполяционная формула Ньютона для равноотстоящих узлов интерполяции
- •7.2. Вторая интерполяционная формула Ньютона
- •7.3. Оценка погрешностей интерполяционных формул Ньютона
- •Лекция 8. Линейное интерполирование
- •8.1. Интерполирование по Эйткину
- •8.2. Интерполяция и приближение сплайном
- •Приближение линейными сплайнами
- •Лекция 9. Численное интегрирование функций
- •9.1. Постановка задачи
- •9.2. Формула прямоугольников
- •Лекция 10. Численные методы решения задачи коши для обыкновенных дифференциальных уравнений
- •10.1. Задача Коши. Общие замечания. Постановка задачи
- •10.2. Метод Эйлера
- •10.4. Метод Рунге-Кутта
- •Лекция 11. Разностный метод решения уравнений математической физики (метод сеток)
- •11.1. Метод сеток для уравнения параболического типа
- •Лекция 12. Метод сеток для уравнения гиперболического типа
- •12.2. Метод сеток для уравнений Пуассона и Лапласа
- •Образцы выполнения контрольных работ Контрольная работа № 5
- •Контрольная работа № 6
- •Решение уравнения методом Эйлера
- •Решение уравнения модифицированным методом Эйлера
- •Решение уравнения методом Рунге-Кутта
- •Аналитическое решение заданного уравнения
- •Сравнение точного решения и приближенных решений исходного дифференциального уравнения
- •Контрольная работа №7
- •Контрольная работа №8
- •Решение дифференциального уравнения методом Рунге-Кутта
- •Аналитические решения заданного уравнения
- •Примеры заданий для самостоятельной работы Задание 1
- •Задание 2
- •Задание 3
- •Задание 4
- •Задание 5
- •Варианты задания
- •Задание 6
- •Варианты задания
- •Задание 7
- •Варианты задания
- •Задание 8
- •Варианты задания
- •Задача для самостоятельного решения
- •Вопросы для самостоятельной подготовки
- •Библиографический список
Решение уравнения методом Эйлера
Приближенные
значения у1,
у2,..,у5
решения
исходного уравнения в точках х1,
х2,…
х5
вычислим по формуле (10..8), в которой
.
Результаты вычисления будем заносить
в табл.2. Заполняется она следующим
образом.
В первой строке при i = 0 записываются начальные значения х0 = 0,0; у0 = 1,0000 и по ним вычисляются f(х0, у0) = 1,0000, а затем Δу = hf (х0, у0) = = 0,2*1,0000 = 0,2000. Тогда по формуле (108) при i = 0 находим у1 = у0 + Δу0 = = 1,0000 + 0,2000 = 1,2000.
Во второй строке при i = 1 записываем значения х1 = 0,2; у1 = 1,2000. Используя их, вычислим f (х1,у1) = 0,8667 затем
Δу1 = hf (х1, у1) = 0,2*0,8667 = 0,1733.
И по формуле (108) при i = 1 получаем у2 = у1+Δу1 = 1,2000 + 0,1733 = 1,3733. При i = 2, 3, 4, 5 вычисления ведутся аналогично.
Таблица 2
i |
х1 |
у1 |
Вычисление (х1,у1) |
Δу1 |
|
2х1/у1 |
у1–2х1/у1 |
||||
0 |
0,0 |
1,0000 |
0 |
1,0000 |
0,2000 |
1 |
0,2 |
1,2000 |
0,3333 |
0,8667 |
0,1733 |
2 |
0,4 |
1,3733 |
0,5928 |
0,7805 |
0,1561 |
3 |
0,6 |
1,5294 |
0,7846 |
0,7458 |
0,1492 |
4 |
0,8 |
1,6786 |
0,9532 |
0,7254 |
0,1451 |
5 |
1,0 |
1,8237 |
|
|
|
Решение уравнения модифицированным методом Эйлера
Приближенные значения у1, у2,..,у5 решения исходного уравнения в точках х1, х2,… х5 вычислим по формулам (10.11) и (10.12), в которых . Результаты вычислений будем заносить в табл.3. Заполняется она следующим образом.
Таблица 3
i |
х1 |
у1 |
|
|
|
|
0 |
0,0 |
1,0000 |
0,1 |
1,0000 |
1,0000 |
0,1836 |
1 |
0,2 |
1,1836 |
0,3 |
0,8457 |
1,2682 |
0,1590 |
2 |
0,4 |
1,3426 |
0,5 |
0,7467 |
1,4173 |
0,1424 |
3 |
0,6 |
1,4850 |
0,7 |
0,6769 |
1,5527 |
0,1302 |
4 |
0,8 |
1,6152 |
0,9 |
0,6246 |
1,6778 |
0,1210 |
5 |
1,0 |
1,7362 |
|
|
|
|
В первой строке записываем i = 0, x0 = 0,0, y0 = 1,0000. Вычисляем
;
Далее находим
;
и
Тогда по формуле (10.12) при i = 0 имеем
у1 = у0 + Δу0 = 1,0000 + 0,1836 = 1,1836.
Используя этот результат, записываем во второй строке i = 1, x1 = 0,2, y1 = 1,1836 и последовательно находим
;
;
;
Тогда по формуле (10.12) при i = 1 имеем
у2 = у1 + Δу1 = 1,1836 + 0,1590 = 1,3426.
Заполнение таблицы при i = 2, 3, 4, 5 проводится аналогично.
