写在前面
本章就是字面意思,解常微分方程,当然是特殊的情况,比如一些离散点和没办法用常规方法解的方程。
3.1 欧拉公式
欧拉公式也是具有传递性的一个公式,由上一个y的值推出下一个:
还可以用同一个形式的梯形公式表示:
这里还有一个欧拉中点公式,又称双步欧拉公式,区间是[n-1,n+1],对应的右侧求积公式用中矩形求积公式:来一张对比图放这儿,当公式看吧!
结合上述公式来一道例题:
直接代入公式:
3.2 改进的欧拉公式
改进的欧拉法就是再多整个式子,人多力量大,一个预测,一个矫正,就精确了:还是来一道例题吧:
差分公式误差分析:
欧拉方法局部截断误差:
3.3 龙格库塔法
p级Runge-Kutta法:
当p=2
时:
- 二阶龙格库塔公式:
- 三级R-K公式:
- 四级R-K公式:
这一块的题目根据公式带入值就好,来一道试试:
带入公式:
隐式R-K方法:又是p级方法
而二级隐式R-K方法,就是梯形公式:
练习
1.微分方程的数值解是给出在离散点处近似值的一张数表
2.欧拉法就是用一条以(x0,y0)为顶点的折线来近似初值问题的积分曲线,故欧拉法为欧拉折线法。正确
3.预估-矫正方法可以看作是隐式算法的一种改进算法。正确
4.哪种方法不是单步法?Euler中点法
5.R-K法的基本思想是用f(x,y(x))在区间[xn,xn+1]上若干个点处函数值的加权组合来近似计算其在该区间上的平均值。正确
6.一级R-K法就是欧拉法。正确
7.只有有限多个三级三阶R-K法。错误