Читать курсовая по математике: "Математичне моделювання на ЕОМ" Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

Міністерство освіти України

ДАЛПУКафедра автоматизації

технологічних процесів і приладобудування

КУРСОВАРОБОТАз курсу “Математичне моделювання на ЕОМ”

на тему “Розв’язок диференціального рівняння

виду апу(п)+ап-1у(п-1)+…+а1у1+а0у=кх при заданих

початкових умовах з автоматичним вибором кроку

методом Ейлера”

Виконала студентка групи БА-4-97

Богданова Ольга Олександрівна

Холоденко Вероніка Миколаївна

Перевірила Заргун Валентина Василівна

1998 Блок-схема алгоритма

Блок-схема алгоритма

начало

у/=f(x,y)

y(x0)=y0

x0, x0+a

h, h/2

k:=0

xk+1/2:=xk+h/2

yk+1/2:=yk+f(xk, yk)h/2

αk:= f(xk+1/2, yk+1/2)

xk+1:=xk+h

yk+1:=yk+αkh

нетk:=n

даx0, y0,

x1, y1…

xn, yn

конец ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОД РЕШЕНИЯ

Решить дифференциальное уравнение у/=f(x,y) численным методом - это значит для заданной последовательности аргументов х0, х1…, хn и числа у0, не определяя функцию у=F(x), найти такие значения у1, у2,…, уn, что уi=F(xi)(i=1,2,…, n) и F(x0)=y0.

Таким образом, численные методы позволяют вместо нахождения функции

У=F(x) получить таблицу значений этой функции для заданной последовательности аргументов. Величина h=xk-xk-1 называется шагом интегрирования.

Метод Эйлера относиться к численным методам, дающим решение в виде таблицы приближенных значений искомой функции у(х). Он является сравнительно грубым и применяется в основном для ориентировочных расчетов. Однако идеи, положенные в основу метода Эйлера, являются исходными для ряда других методов.

Рассмотрим дифференциальное уравнение первого порядка

y/=f(x,y)(1)

с начальным условием

x=x0, y(x0)=y0(2)

Требуется найти решение уравнения (1) на отрезке [а,b].

Разобьем отрезок [a, b] на n равных частей и получим последовательность х0, х1, х2,…, хn, где xi=x0+ih (i=0,1,…, n), а h=(b-a)/n-шаг интегрирования.

В методе Эйлера приближенные значения у(хi)yi вычисляются последовательно по формулам уi+hf(xi, yi) (i=0,1,2…).

При этом искомая интегральная кривая у=у(х), проходящая через точку М0(х0, у0), заменяется ломаной М0М1М2… с вершинами Мi(xi, yi) (i=0,1,2,…); каждое звено МiMi+1 этой ломаной, называемой ломаной Эйлера, имеет направление, совпадающее с направлением той интегральной кривой уравнения (1), которая проходит через точку Мi.

Если правая часть уравнения (1) в некотором прямоугольнике R{|x-x0|a, |y-y0|b}удовлетворяет условиям:

|f(x, y1)- f(x, y2)| N|y1-y2| (N=const),

|df/dx|=|df/dx+f(df/dy)| M (M=const), то имеет место следующая оценка погрешности:

|y(xn)-yn| hM/2N[(1+hN)n-1],(3)

где у(хn)-значение точного решения уравнения(1) при х=хn, а уn- приближенное значение, полученное на n-ом шаге.

Формула (3) имеет в основном теоретическое применение. На практике иногда оказывается более удобным двойной просчет: сначала расчет ведется с шагом h, затем шаг дробят и повторный расчет ведется с шагом h/2. Погрешность более точного значения уn*

Похожие работы