30051

Решить задачу Коши для дифференциального уравнения 1-ого порядка

Курсовая

Информатика, кибернетика и программирование

В работе необходимо решить задачу Коши для дифференциального уравнения 1-ого порядка на отрезке [x0, xk] с шагом h и начальным условием y (x0 )=y0 Дано дифференциальное уравнение:

Русский

2013-08-22

332.5 KB

5 чел.

Министерство информационных технологий и связи РФ

Федеральное агентство связи

ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Уральский технический институт связи и информатики(филиал)

Визуализация численных методов.

Решение обыкновенных дифференциальных уравнений.

Выполнил: студент гр. МЕ-72

Кохленко И. В.

Проверил: Минина Е.Е.

Екатеринбург

2008г.


Содержание


Введение

Постановка задачи и математическая модель.

В работе необходимо решить задачу Коши для дифференциального уравнения 1-ого порядка на отрезке [x0, xk]  с шагом h  и начальным условием            y (x0 )=y0

Дано дифференциальное уравнение: (y2*2x*y)dx+x2dx=0

Начальные условия: x0=1, xk=2, h=0.1, y0=0.2

Общее решение:  y=x2/(c+x)

Методы решения: метод Рунге-Кутта и метод Эйлера модифицированный


Описание численных методов (применительно к конкретной задаче)

Метод Рунге-Кутта 4-го порядка

Пусть дано дифференциальное уравнение первого порядка

y’= f(x,y)

c начальным условием

y(x0)=y0

выберем шаг h и введем обозначения:

xi = x0 +i h и yi = y(xi ), где i=0,1,2… 

Согласно методу Рунге-Кутта четвертого порядка, последовательность значения yi  искомой функции y определяется по формуле:

yi+1 = yi +∆ yi

где

∆ yi= 1/6* ( k1+2k2+2k3+k4 ), i=0,1,2…

а числа k1 ω , k2 ω, k3 ω , k4 ω на каждом шаге вычисляются по формулам:

k1= h * f ( x1, y1 )

k2= h * f ( x1+h/2, y1+ k1/2 )

k3= h * f ( x1+h/2, y1+ k2/2 )

k4= h * f ( x1+h, y1+k3 )

Метод Рунге-Кутта легко программируется и обладает значительной точностью и устойчивостью для широкого круга задач.

Метод Рунге-Кутта 4 порядка
Метод Эйлера модифицированный

Этот метод часто используют для уменьшения погрешности вычислений.

Пусть дано дифференциальное уравнение первого порядка

y’= f(x,y)

с начальным условием

y(x0)=y0

выберем шаг h и введем обозначения:

xi = x0 +i h и yi = y(xi ), где i=0,1,2… 

xi узлы сетки,

yi значения интегральной функции в узлах

При использовании модифицированного метода Эйлера шаг h делится на два отрезка.

Метод Эйлера модифицированный

Блок-схемы программ и основных подпрограмм

Для решения задачи и составления программы составим основные блок-схемы, которые приведены ниже.

  1.  Подпрограмма метода Эйлера модифицированного

 

 


2. Подпрограмма метода Рунге-Кутта 4 порядка

3. Алгоритм функции

 

 


4. Подпрограмма общего решения функции и поиска
max и min x и y.


5. Алгоритм программы



Решение задачи в
Mahtcad


 



End

α1

α

ε

ε1

xi+1

xi

h

h/2

В

С

А

О

y=y(x)

x

y

em(i)<miny

Miny=em(i)

End

(i) = Round(x0 + (i * h), 3)

o(i) = Round(3 * (x(i) - 1) / x(i), 3)

If o(i) > maxy Then maxy = o(i)

If o(i) < miny Then miny = o(i)

i = 1, …, n

ReDim x(n + 1)

ReDim o(n + 1)

maxy = y0

miny = y0

maxx = x0

minx = x0

Obchee

End

f=b/a*(2-b/a)

f (a,b)

x(i) = x0 + i * h

k1 = h * f(x, rk )

k2 = h * f(x + (h / 2), rk  + (k1 / 2))

k3 = h * f(x + (h / 2), rk + (k2 / 2))

k4 = h * f(x + h, rk  + k3)

k = (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4) / 6

rk (i + 1) = rk (i) + k

i = 1, …, n-1

h=(xk-x0)/n

RungeKutt (x0,xk,y0,n,rk)

End

x = x0 + i * h

em(i + 1) = em(i) + h * f(x + h / 2, em(i) + h / 2 * f(x, em(i))

i = 1, …, n-1

h=(xk-x0)/n

EilerM(x0,xk,y0,n,em)

em(i)>maxy

C=(x^2/y)-x

n=(xk-x0)/h

Start

EilerM

RungeKutt

Obchee

x=x0+i*h

i=0,..,n-1

x0,xk,y0,h

Maxy=em(i)

Label 1

Label 2

Label 3

Label 4

Label 5

Label 6

Text1

Text2

Text3

Text4

Command1

Command2

Picture1

Label7

Label9

Label11

Label8

Label10

Label12


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13060. Классный час Защита прав несовершеннолетних 36.5 KB
  Классный час Защита прав несовершеннолетних Ребёнком считается человек до 18 лет. От взрослого он отличается тем что не имеет больших возможностей чтобы себя защитить. Ему требуется помощь и поддержка защита он зависит от взрослых. поэтому человечест
13061. Методические рекомендации для студентов по информационно-профориентационной работе во время педагогической практики в школах 112.5 KB
  Выбор профессии одно из главных решений в жизни, основа самоутверждения человека в обществе. Для учащихся старших классов проблема выбора профессии является наиболее актуальной. Уже в подростковом возрасте могут определяться профессиональные склонности и интересы,
13062. Все профессии нужны, все профессии важны. Классный час 18.45 KB
  Все профессии нужны все профессии важны 1.Организация класса. 1.1.Приветствие: Прозвенел звонок.Начался урок. Мы пришли сюда учиться Не лениться а трудиться. Работаем старательно Слушаем внимательно. 1.2.Посадка за партой: 1.3.Знакомство: Здравствуйте дети меня зовут ...
13063. Классный час «Дети войны» 21.79 KB
  Классный час Дети войны Цель: Показать Великую Отечественную войну как личностно значимое для нашего современника событие. Задачи: привить учащимся чувство патриотизма гражданственной ответственности; помочь им стать нравственно соверше
13064. Классный час Любовь 18.68 KB
  Классный час Любовь 1 ведущий :Здравствуйте дорогие ребята сегодня мы классный час начнем с того что попробуем понять с каким настроением вы пришли сюда. 2 ведущий: Вы видите необычное дерево на котором расположены разноцветные сердечки называется оно дерево настро...
13065. Здоровье - прежде всего! Классный час - деловая игра 40.39 KB
  Классный час деловая игра Здоровье прежде всего для учащихся среднего звена Цели: Формирование у учащихся понятие о здоровом образе жизни. Воспитание бережного отношения к своему здоровью. Предупреждение формирования у детей вредных привычек. ...
13066. Классный час «Занимательная математика» 33.99 KB
  Классный час Занимательная математика Возраст учащихся: 4 класс Цели: рассмотреть и решить занимательные задачи провести занимательные игры по математике; развивать внимание память мышление творческие способности мыслительные операции. ХОД ЗАНЯТИЯ: I....
13067. Соединенное королевство Великобритании и Северной Ирландии 22.51 KB
  Планконспект Тема: Соединенное королевство Великобритании и Северной Ирландии. Цель: Развить у учащихся познавательный интерес к изучению иностранного языка. Оборудование: интерактивная доска. Форма занятия: беседа с классом. Ход занятий I.Организационное нач
13068. Апрельские шутки, смех и прибаутки 18.71 KB
  Тема мероприятия: Апрельские шутки смех и прибаутки Время проведения: 30 минут Цель мероприятия: научить детей культуре проведения досуга и как следствие сплотить детский коллектив. Задачи мероприятия: Образовательная: Обучение виртуозному владению своим тело