常微分方程数值解法

第三章 常微分方程数值解法

一、考核知识点:

欧拉法,改进欧拉法,龙格-库塔法,单步法的收敛性与稳定性。

二、考核要求:

1.熟练掌握用欧拉法,改进欧拉法求微分方程近似解的方法。

2.了解龙格-库塔法的基本思想;掌握用龙格-库塔法求微分方程近似解的方法。

3.了解单步法的收敛性、稳定性与绝对稳定性。

三、重、难点分析

例1 用欧拉法,预估——校正法求一阶微分方程初值问题

y x y,在x 0(0.1)0.2近似解 y(0) 1

解 (1)用h 0.1欧拉法计算公式

yn 1 yn 0.1(xn yn) 0.9yn 0.1xn,n 0.1

计算得 y1 0.9 y2 0.9 0.9 0.1 0.1 0.82

(2)用预估—校正法计算公式

(0) yn 0.9yn 0.1xn 1 (0) yn 1 yn 0.05(xn yn xn 1 yn 1)n 0,1

计算得

y1 0.91,y2 0.83805

例2 已知一阶初值问题

y 5y y(0) 1

求使欧拉法绝对稳定的步长h值。

解 由欧拉法公式

yn 1 yn h5yn (1 5h)yn

~yn 1 (1 5h)~yn

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