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的数值解法。它是寻求解曲线y(x)在一系列离散节点
x1<x2<…<xn<xn+1<…
上准确值y(xi)的近似值yI(i=0,1,2,…)相邻两个节点的间距h=xi+1-xi称为步长。今后如不特别说明,总是假定h为定数,这时节点为
xi=x0+ih(i=0,1,2,…)
初值问题的数值解法有个基本特点,它们都采取“步进式”,即求解过程顺着节点排列的次序一步一步地向前推进。描述这类算法,只要给出用已知信息yn,yn-1,yn-2…计算yn+1的递推公式即可。
;6.1欧拉方法
6.2龙格-库塔方法
6.3一阶方程组
6.4应用实例;6.1欧拉方法;2.Euler方法
Euler方法是解方程(61)的最简单的数值方法。
3.误差
为简化分析,人们常在yn为准确的假定下(即yn=y(xn)),估计误差
en+1=y(xn+1)-{y(xn)+hf[xn,y(xn)]}
这种误差称为局部截断误差。如果不作这一假定,累积了n步的误差,称为整体截断误差。其表达式为
En+1=y(xn+1)-yn+1=y(xn+1)-[yn+hf(xn,yn)];[例1]证明Euler方法能准确地求解以下初值问题:
分析:因为准确解,所以
由Euler公式得y0=y(x0),假定yn=y(xn),
往证
;证明:
由Euler
公式得;;6.2龙格-库塔方法;[例4]证明对于任意参数,下列格式都是二阶的:;;6.3一阶方程组;解:根据质点运动学基本原理,火箭在主动飞行段理想运动状态的微分方程为
;这里v(t)是火箭运动速度,θ(t)是火箭运动方向与水平方向的夹角,g=9.8m/s是重力加速度,火箭质量
这实际上就是在t=0.1s时v0=50m/s,θ0=45°的初始条件下求上面微分方程组在t=1.1s时速度v和方向角θ(上机计算留为作业)。;6.4应用实例;其中,λ=1-μ,
初始条件:
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