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应用数值常微分方程求解答题.ppt

发布:2017-02-20约字共27页下载文档
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华长生制作 Over! * 9.4 线性多步法 第九章 常微分方程数值解 9.5 收敛性与稳定性分析 在前面所讨论的方法中,在计算 时只用到前一步 的信息(单步法),为提高截断误差的阶,每个时间步必须增加计算右端函数 的次数。当 的结构比较复杂时,计算量较大。现在指出另一个提高截断误差阶的办法,即构造这样的方法: 在计算 公式中,充分利用前几步得到的信息 及 ,但每进一步,只计算一次 的值。这样的方法称为多步方法,若函数值 以线性组合的形式出现于公式中,则称方法为线性多步方法。 9.4 线性多步法 初值问题: -----------(1) 称为Euler二步法. 1. (l步)线性多步法的一般格式为: ---------(2) 当 ?0 时,为隐式公; =0 则为显式公式。 ------(3) 2. 线性多步方法的构造 构造多步法有多种途径,常用的有基于Taylor展开 的构造方法(待定系数法)和基于数值积分的构造方法。 根据公式具体的精度(p阶),即 ,确定 3. 几个重要的线性多步法 Adams(阿当姆斯)方法, Milne(米纳)方法, Hamming(哈明)方法, Simpson(辛普生)方法. 多步方法的特点: (1)、 因初始条件只有一个,多步方法的启动要借助 高阶的单步方法来开始. (2)、多步方法比较简单,只要在这几个点的函数 值的线性组合, 而且每步中所用函数值, 有些下一 步还可使用。 9.5 收敛性与稳定性分析 用上式的差分方程来逼近微分方程的初值问题是否 合理,就要看差分方程的解是否收敛到初值问题的 精确解. -----------(1) 定义1 我们考虑一种简单情况,即仅初值有误差,而其他计算 步骤无误差。 设 是初值有误差后的计算值,则 则对于向前差商公式 可以看出,当初始误差充分小,以后各步的误差也充分小 定义 1. Euler公式 2. 隐式Euler公式 3. 梯形方法 * * * * *
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