66537

Численное решение задачи Коши для ОДУ

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Цель: Решить ОДУ методом Адамса(3-х шаговым неявным) и методом Рунге-Кутта 4-го порядка (классическим). Результаты предоставить графически. Задание 1 Условие: Решить методом Адамса (3-х шаговым неявным). Результат представить графически...

Русский

2014-08-22

160 KB

1 чел.

Выполнил: Марудо А.В., 2 курс, 3 группа

Проверил: Шапочкина Ирина Викторовна

Лабораторная работа #4(вариант #47)

Тема: Численное решение задачи Коши для ОДУ.

Цель: Решить ОДУ методом Адамса(3-х шаговым неявным) и методом Рунге-Кутта 4-го порядка (классическим). Результаты предоставить графически.

Задание 1

Условие: Решить методом Адамса (3-х шаговым неявным). Результат представить графически:

;          ;          ;

Ход работы: 

Теория метода Адамса-Моултона:

проинтегрировав по промежутку

интерполируя f(x, y(x))

делаем замену  в соответствии с которой

где

В 3-х шаговом методе интерполяционный многочлен будет иметь 2-ю степень.

Ординатная формула будет иметь следующий вид:

Код программы:

//вычислим решение ОДУ в 3-х начальных точках с помощью классического метода Рунге-Кутта 4-го порядка точности

//применим ординаторную формулу

while x<=b do

  begin

   y:=y+dx/24*(55*f(x,f0)-59*f(x-dx,f1)+37*f(x-2*dx,f2)-9*f(x-3*dx,f3));

   y:=y+dx/24*(9*f(x,y)+19*f(x-dx,f3)-5*f(x-2*dx,f2)+f(x-3*dx,f1));

   x:=x+dx;

   Series1.AddXY(x,y);

   f0:=f1;

   f1:=f2;

   f2:=y;

  end;

Полученные результаты:

Вывод:

Построен график y(x) решений ОДУ.

Порядок шаговости метода Адамса-Моултона на единицу ниже порядка его точности. Т.е. метод является методом 4-го порядка точности.

Задание 2

Условие: Решить методом Рунге-Кутта 4-го порядка (классическим). Результат представить графически:

;          ;          ;

Ход работы:

;

Теория метода:

1. Вычисляем значение коэффициента наклона касательной в начальной точке:

;

2. Вычисляем значение коэффициента наклона в середине интервала, используя предыдущее приближение:

;

3. Уточняем значение коэффициента наклона в центре интервала, используя полученное значение :

;

4. С помощью значения  находим приближенное значение функции в конце интервала и коэффициент наклона касательной в конечной точке:

;

5. «Усредняем» полученные коэффициенты и находим уточненное значение искомой функции

;

Код программы:

 begin

  x:=0;

  xx:=2;

  y0:=1;

  n:=100;

  dx:=(xx-x)/n;

  repeat

   Form1.Series1.AddXY(x,y);

   k[1]:=f(x,y);

   k[2]:=f(x+1/2*dx,y+1/2*dx*k[1]);

   k[3]:=f(x+1/2*dx,y+dx*k[2]/2);

   k[4]:=f(x+dx,y+dx*k[3]);

   y:=y+(k[1]+2*k[2]+2*k[3]+k[4])/6*dx;

   x:=x+dx;

  until x>=2;

 end;

Полученные результаты:

Вывод:

Построен график y(x) решений ОДУ.

Метод Рунге Кутта является методом четвертого порядка, т.е локальная погрешность метода имеет порядок . Кроме того он является устойчивым, т.е. не приводит к существенному накоплению локальных ошибок.

БГУ

Физический факультет

2011/2012 учебный год

Минск

PAGE   \* MERGEFORMAT 2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42007. ДОСЛІДЖЕННЯ ОПИСУ ТА ВИКОРИСТАННЯ КЛАСІВ 130 KB
  Вивчити опис класу в мовах програмування С та С. Написати програми мовами програмування С та С що демонструють випадки застосування класу згідно з варіантом дод. Короткі теоретичні відомості Мова С Опис класу: опис класу ::= clss позначка класу { тіло класу }; тіло класу ::= {privte:} закритий елемент public: відкритий елемент {protected:} захищений елемент позначка класу ::= ідентифікатор закритий елемент ::= опис змінної метод прототип методу опис статичної змінної опис статичної змінної ::= sttic опис змінної...
42011. Вычислительные машины, системы и сети 1.32 MB
  Цель работы Изучение преобразования Фурье и его основных свойств а также методики получения быстрого преобразования Фурье БПФ. Теоретические сведения Ортогональные функции Для лучшего понимания вопроса о рядах Фурье дадим определение ортогональным функциям.
42012. Топливо и его использование. Лабораторный практикум 672.5 KB
  Приборы и оборудование: шкаф сушильный электрический с терморегулятором, обеспечивающий устойчивую температуру нагрева от 40 до 110 ºС, с отверстиями для естественной вентиляции; пронумерованные бюксы стеклянные с крышками для определения влаги в лабораторной или аналитической пробе; противни из неокисляющегося металла для подсушивания проб; эксикаторы, наполненные свежепросушенным силикагелем или другими высушивающими веществами; весы микроаналитические с пределом взвешивания до 0,001 г.
42013. Проверка чисел на взаимную простоту: расширенный алгоритм Эвклида, малая теорема Ферма, тест Рабина-Миллера 250 KB
  Проверить на простоту целые числа в диапазоне [0200]. Проверить на простоту целые числа в диапазоне [0200]. В этом случае мы говорим также что b является делителем или множителем числа а а а в свою очередь кратным числа b. Разумеется определить является ли b делителем числа а можно подсчитав остаток от деления а на b и проверив равен ли он нулю.
42014. Традиції в архітектурі, курс лекцій 241.5 KB
  Традиція – це елементи соціальної i культурної спадщини, що переходять від покоління до покоління i зберігаються протягом тривалого часу. Традиція поширюється на широку область соціальних явищ, але найбільше значення вона має в релігії, мистецтві (в тому числі в архітектурі), в науці.
42015. Ассиметричная криптосистема Эль-Гамаля. Криптосистемы, основанные на эллиптических кривых 212 KB
  Криптосистемы основанные на эллиптических кривых. Ознакомиться с принципом функционирования криптосистем основанных на эллиптических кривых. Освоить реализации обмена ключами с использованием эллиптических кривых а также процедуру шифрования дешифрования использующую данный метод. Рассмотреть принцип организации опроцедуры шифрования и обмена ключами с использованием эллиптических кривых.