- •4.Провести построение разностной схемы Рунге-Кутта с погрешностью аппроксимации 2-го порядка точности.
- •5. Исследовать устойчивость разностной схемы Рунге-Кутта 2 порядка. Доказать теорему сходимости разностной схемы.
- •9. Построение разностной схемы. Оду 2-го порядка.
- •13. Провести построение разностной схемы методом баланса для линейной краевой задачи с краевыми условиями первого рода с оду.
- •Дано лиуф-2. Провести построение численного метода квадратур приближенного решения. В чем состоит интерполирование по ядру?
- •17. Разностный метод решения интегрального уравнения Фредгольма 2-го рода.
- •18. Провести построение метода для приближенного решения лиуф-2 с вырожденным ядром.
- •19. Провести построение метода квадратур для приближенного решения лиув-2.
18. Провести построение метода для приближенного решения лиуф-2 с вырожденным ядром.
Пример:
Составить алгоритм решения интегрального
уравнения
с приближенной заменой ядра на вырожденное
из суммы первых 3-х членов ряда Тейлора.
Рассм.
ЛИУФ-2
.
Опр.
Ядро
называется
вырожденным, если оно допускает
представление
,
где
– системы лин.нез. функций.
Если
ядро вырождено, то ЛИУФ-2 будет иметь
вид
(4).
Обозначим
.
Тогда (4) примет вид
(*)-предполагаемый вид решения,
–
известны и нужно найти
.
Для этого (*) подставляется в ЛИУФ-2:
Введем
обозначение
(1)
,
(2)=>
.
Из лин.нез.
.
Получили
СЛАУ
(E,L
– матрицы, r,c-векторы).
(3)
Если все операции интегр. и реш СЛАУ выполняется точно (напр. по ф-м Крамера), то получаем точное решение ЛУФ-2 с вырожденным ядром.
Вывод: При точном инт и точном реш будем приводить точное реш, а если при сложных ф-ях и при большом числе выполнить их приближенно и решать алг систему методом Гаусса, то получим метод приближенного решения, который так же удобен.
Представление произвольного ядра в виде вырожденного.
1
способ: Если
ядро явл аналитической ф-ей, то можно
его представить в виде отрезка ряда
Тейлора со степенными ф-ями:
Для каждого вида такой замены и проводим исследование.
2
способ: разл.
ядро в ряд Фурье
-
сист. ортонорм. ф-й и
-коэфф.
ряда Фурье. Отбросив хвост ряда получим
3 способ: Интерполирование (с помощью мнг Лагранжа):
,
- узлы интерполяции.
.
Пример. Разложим ядро ряд Фурье в окрестности точки 0.
Ограничимся первыми тремя слагаемыми
ряда:
Получили вырожденное ядро, где в качестве
сист. лин.нез. ф-й берется система
. В частности,
Теперь осталось
посчитать
и решить СЛАУ
.
Тогда приближенное решение данного
ЛИУФ-2 запишется в виде
19. Провести построение метода квадратур для приближенного решения лиув-2.
a = x0 < x1 < … < xN = b (сетка может быть неравномерной)
Заменим интеграл квадратурной формулой:
При i
= 0 суммы нет,
.
Пусть теперь
.
СЛАУ:
Метод подстановки:
И для разрешимости нужно
Т.к. мы свели решение методом квадратур для ЛИУВ-2 к решению СЛАУ, то все исследования повторяют исследования для метода квадратур для ЛИУФ-2.
Пример. Построить
СЛАУ в матрично-векторном виде для
метода итераций и метода квадратур с
формулой трапеций при приближенном
решении линейного интегрального
уравнения Вольтерра второго рода.
h=0,25.
.
(такие же узды для s)
,
Составная формула
трапеций:
.
(т.е. коэффициенты на концах интервала
=рh
h/2,
а для внутренних точек=h).
Ядро
.
Подсчитав
и записав полученные данные в векторно-матр.
виде:
.
Решив систему мы
найдем приближенные значения искомой
функции в точках
.
Для метода итераций
все построения аналогичны, в качестве
начальных приближений можно взять
.
Fvr_!
