51526

Диференціальні рівняння у частинних похідних

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Проведемо дискретизацію крайових умов отримаємо: Початкову матрицю обираємо як нульову. На кожній ітерації перераховуємо значення елементів матриці за попередніми формулами. Умова завершення

Украинкский

2014-02-12

52.85 KB

1 чел.

Науково-навчальний комплекс "Інститут прикладного системного аналізу"  

при Національному технічному університеті України "КПІ"

Кафедра математичних методів системного аналізу

Лабораторна робота № 2

з курсу "Чисельні методи"

на тему "Диференціальні рівняння у частинних похідних"

                                

                                       Виконав:    студент 3-го курсу

                                        групи КА-06

                                        Анікін Вадим

                                   Прийняв:  Коновалюк М. М.

Київ 2012

 Дано:  Еліптична задача. Розв'язати рівняння Лапласа

uxx + uyy = 0,     0 < x < L1; 0 < y < L2 

var

L1

L2

При x = 0

При x = L1

При y = 0

При y = L2

1

0.90

1.10

u(0, y) - ux(0, y) = g1

ux(L1, y) = g2

uy(x, 0) = g3

uy(x, L2) = g4

 Як точний розвязок беремо функцію:

вар

a

b

c

d

f

1

-0.30

1.50

0.70

0.50

1.30

u(x,y) = a (x2 - y2) + b x y + c x + d y + f

Ход работы:

Розіб’ємо відрізок на відрізків довжиною

  ,

а відрізок на відрізків довжиною

  .

Позначимо , ; , .

Нехай – це значення точного розв’язку рівняння, а – значення наближеного розв’язку.

Проведемо дискретизацію рівняння:

В нашому випадку  При :

Проведемо дискретизацію крайових умов отримаємо:

Початкову матрицю обираємо як нульову. На кожній ітерації перераховуємо значення елементів матриці за попередніми формулами. Умова завершення

Результат:

//Result.txt

1.3 1.353 1.412  1.477 1.548  1.625 1.708  1.797 1.892  1.993 2.1  2.213

1.367  1.435 1.509  1.589 1.675  1.767 1.865  1.969 2.079  2.195 2.317  2.445

1.428  1.511 1.6  1.695 1.796  1.903 2.016  2.135 2.26  2.391 2.528  2.671

1.483  1.581 1.685  1.795 1.911  2.033 2.161  2.295 2.435  2.581 2.733  2.891

1.532  1.645 1.764  1.889 2.02  2.157 2.3  2.449 2.604  2.765 2.932  3.105

1.575  1.703 1.837  1.977 2.123  2.275 2.433  2.597 2.767  2.943 3.125  3.313

1.612  1.755 1.904  2.059 2.22  2.387 2.56  2.739 2.924  3.115 3.312  3.515

1.643  1.801 1.965  2.135 2.311  2.493 2.681  2.875 3.075  3.281 3.493  3.711

1.668  1.841 2.02  2.205 2.396  2.593 2.796  3.005 3.22  3.441 3.668  3.901

1.687  1.875 2.069  2.269 2.475  2.687 2.905  3.129 3.359  3.595 3.837  4.085

Приложение:

//method.cpp

#include <iostream>

#include <fstream>

#include <math.h>

#include <vector>

using namespace std;

const double eps = 0.000001;

const double a = -0.3, b = 1.5, c = 0.7, d = 0.5, f = 1.3, l1 = 0.9, l2 = 1.1, h1 = 0.1, h2 = 0.1;

const int n1 = (int)(l1 / h1), n2 = (int)(l2 / h2);

 

double u(double x, double y)

{

 return a * (x * x - y * y) + b * x * y + c * x + d * y + f;

}

double g1(const double y)

{

return -a * y * y + (d - b) * y + f - c;

}

double g2(const double y)

{

return 2 * a * l1 + b * y + c;

}

double g3(const double x)

{

return b * x + d;

}

double g4(const double x)

{

return - 2 * a * l2 + b * x + d;

}

double norm(vector< vector<double> >& matr)

{

 double sk = 0;

   for(int i = 0; i < matr.size(); i++)

   {

       for(int j = 0; j < matr[i].size(); j++)

 {

  sk += matr[i][j] * matr[i][j];

 }

   }

 return sqrt(sk);

}

int copy_matr(const vector< vector<double> > & source, vector< vector<double> > & cop)

{

 for(int i = 0; i < cop.size(); i++)

{

 for(int j = 0; j < cop[i].size(); j++)

 {

  cop[i][j] = source[i][j];

 }

}

   return 0;

}

int sub_matr(const vector< vector<double> > & source1, const vector< vector<double> > & source2, vector< vector<double> > & cop)

{

 for(int i = 0; i < cop.size(); i++)

{

 for(int j = 0; j < cop[i].size(); j++)

 {

  cop[i][j] = source1[i][j] - source2[i][j];

 }

}

   return 0;

}

int out_matrix(const vector< vector<double> > & matr, char * name_file, char * coment)

{

   ofstream f_out(name_file, ios :: app);

   f_out << coment;

   int size = matr.size();

   for(int i = 0; i < size; i++)

   {

       int size_i = matr[i].size();

       for(int j= 0; j< size_i; j++)  if(!f_out.fail()) f_out << matr[i][j] << "\t";

       f_out << endl;

   }

   f_out << endl;

   return 0;

}

int main()

{

 char* name_file = "result.txt";

ofstream f_ou(name_file, ios :: trunc);

f_ou.close();

ofstream f_out(name_file, ios :: app);

vector< vector<double> > now(n1 + 1, vector<double>(n2 + 1));

vector< vector<double> > last(n1 + 1, vector<double>(n2 + 1));

vector< vector<double> > temp(n1 + 1, vector<double>(n2 + 1));

 for(int i = 0; i <= n1; i++)

{

 for(int j = 0; j <= n2; j++)

 {

  last[i][j] = 0;

 }

}

copy_matr(last, now);

out_matrix(last, name_file, "pochatkova:\n");

f_out << norm(last) << endl;

 int i = 0;

 do

{

 copy_matr(now, last);

 for(int j = 0; j <= n2 - 1; j++)

 { now[0][j] = (now[1][j] + h1 * g1(j * h2)) / (h1 + 1); }

 

 for(int j = 0; j <= n2 - 1; j++)

 { now[n1][j] = now[n1-1][j] + h1 * g2(j * h2); }

 for(int i = 1; i <= n1 - 1; i++)

 { now[i][0] = now[i][1] - h2 * g3(i * h1); }

 for(int i = 0; i <= n1; i++)

 { now[i][n2] = now[i][n2-1] + h2 * g4(i * h1); }

 for(int i = 1; i <= n1 - 1; i++)

 {

  for(int j = 1; j <= n2 - 1; j++)

  {

   now[i][j] = ( now[i-1][j] + now[i+1][j] + now[i][j-1] + now[i][j+1] ) / 4;

  }

 }

 i++;

 f_out << i << " ";

 out_matrix(now, name_file, "iter:\n");

 f_out << norm(last) << endl;

 sub_matr(now, last, temp);

} while( h1 * norm(temp) >= eps);

vector< vector<double> > real(n1 + 1, vector<double>(n2 + 1));

 for(int i = 0; i <= n1; i++)

{

 for(int j = 0; j <= n2; j++)

 {

  real[i][j] = u(i * h1, j * h2);

 }

}

out_matrix(real, name_file, "real:\n");

f_out << "norm(real)=" << norm(real) << endl;

 return 0;

}


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69898. Термометры расширения и термометры манометрические 281 KB
  Самые старые устройства для измерения температуры жидкостные стеклянные термометры используют термометрическое свойство теплового расширения тел. Основные достоинства стеклянных жидкостных термометров простота употребления и достаточно высокая точность измерения...
69899. Безусловная одномерная оптимизация 503.5 KB
  Цель работы: знакомство с оптимизационными задачами, изучение различных методов одномерной оптимизации и сравнение эффективности их применения для конкретных целевых функций.
69900. Переменные. Операторы. Массивы 26.37 KB
  Цель работы: Создание простого приложения на Java, выполняющего небольшие вычисления с выводом результатов на консоль. Лабораторная работа 1: Создайте класс с названием Calc и метод main() в нем. Создайте в методе main() локальную переменную i типа int.
69901. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ И СВАРНЫХ ТРУБ 1.64 MB
  Исследование влияния угла подачи рабочих валков на скоростные параметры процесса прокатки 18 Лабораторная работа 2. Сравнительное исследование процесса раскатки труб на короткой оправке в 2х и 3х валковых станах винтовой прокатки...
69902. Составление программ на Borland Pascal 93 KB
  Составить программу, выбрав вариант задачи согласно последней цифре шифра. Вывести результаты решения во внешний файл. Вариант 0 Задана матрица A размера 4x4 с вещественными элементами. Найти и вывести на печать все положительные элементы матрицы...
69903. Построение графиков с использованием электронных таблиц 79 KB
  Указание к лабораторной работе №10. В работе необходимо построить график функции с использованием программ Excel или Calc. Основанием для построения графика служат числовые данные, полученных ранее в ходе выполнения лабораторной...
69904. Подготовка схем в системе Visio 146 KB
  Нестандартные фигуры автор рисует с помощью универсального переключаемого через ниспадающее меню инструмента. Затем фигуры соединяются рисованными линиями или автоматически вызовом соединителей и в них впечатывается текст с помощью имеющегося в составе Windows набора шрифтов Fonts.
69905. Работа с командной строкой в ОС MS DOS 93.5 KB
  Цель: Познакомиться с основными принципами управления работой ПК на базе ОС MS DOS изучить основные команды управления ОС MS DOS. Для того чтобы быть полноценной ОС должна как минимум содержать следующие основные компоненты: Файловую систему Драйверы внешних устройств...
69906. Простая выборка данных 99 KB
  Пусть реляционная база данных, состоящая из одной или нескольких таблиц, создана, и произведено подключение к ней. В этом случае типичной практической задачей является получение (извлечение) нужных данных. Например, может потребоваться просто просмотреть все содержимое...