差分法欧拉格式浅谈

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差分法

差分法

第三章 有限差分法函数()f x ,x 为定义在区间[]a b ,上的连续变 量。

将区间[]a b ,等分成n 份,令()h b an =-称为 步长,x 在这些离散点处的取值为x a ih i =+ ()i n =01,,,Λ称为节点。

函数()f x 在这些节点处的差值()()()()()()f x h f x f x f x h f x h f x h i i i i i i +---+--⎧⎨⎪⎩⎪ (5-1) 分别称为一阶向前、向后和中心差分,可以用它 们作为函数()f x 在x i 处的微分近似值。

这些差分 与相应x 区间的比值()()[]()()[]()()[]1112h f x h f x h f x f x h h f x h f x h i i i i i i +---+--⎧⎨⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪ (5-2) 分别称为一阶向前、向后和中心差商,可以用它 们作为函数()f x 在x i 处的导数近似值。

完全类似 地可以定义高阶差商,例如常用的二阶中心差商()()()[]122hf x h f x f x h i i i +-+- (5-3) 可以作为函数()f x 在x i 处的二阶导数近似值。

§3.1 常微分方程初值问题的差分解法考虑电学中的一个问题:如图5-1。

研究 电容器上的电荷随时间的变化规律。

图5-1 RC 放电回路这个问题对应的微分方程及其定解条件为:d d Q tQ RC Q Q t =-=⎧⎨⎪⎩⎪=00(5-4) 这是一阶微分方程的初值问题,它的解析解为 Q Q e t RC =-0 (5-5)一、欧拉(Euler )折线法求解下列普遍形式的一阶微分方程的初值 问题:()[]()'=∈=⎧⎨⎪⎩⎪y f x y x a b y a y ,,0(5-6) 首先,将区间[]a b ,等分n 份,取值a x x xb n =<<<=01Λ,步长h x x i i =-+1。

微分方程欧拉方法

微分方程欧拉方法

微分方程欧拉方法
微分方程欧拉方法是一种常用的数值求解微分方程的方法。

它的基本思想是将微分方程转化为差分方程,通过逐步逼近的方法来求得方程的数值解。

在微分方程欧拉方法中,首先需要将微分方程化为差分方程。

考虑一个一阶常微分方程dy/dx=f(x,y),以及一个初始条件y(x0)=y0。

我们可以将自变量x的区间分割成n个小区间,每个小区间的长度为h=(x-x0)/n。

然后,利用离散化的方法,我们可以得到差分方程y(x+h)=y(x)+h*f(x,y)。

这个差分方程可以用来逐步逼近微分方程的数值解。

欧拉方法的步骤如下:首先,给定微分方程和初始条件;然后,选择合适的步长h和区间终点x;接下来,利用差分方程依次计算每个小区间内的y值,直到达到区间终点x为止。

通过这种逼近的方式,我们可以得到微分方程的数值解。

需要注意的是,微分方程欧拉方法的精度相对较低。

这是因为欧拉方法只是使用一阶差分公式来逼近微分方程,而没有考虑更高阶的导数信息。

因此,在某些情况下,欧拉方法可能会产生较大的误差。

为了提高精度,我们可以使用更高阶的数值方法,如改进的欧拉方法或龙格-库塔法。

总之,微分方程欧拉方法是一种简单而常用的数值求解微分方程的方法。

通过将微分方程转化为差分方程,并使用逼近的方式来求得数值解,我们可以获得一定程度上准确的结果。

但需要注意的是,欧拉方法的精度相对较低,可能会引入较大的误差。

如果需要更高的精度,则可以考虑其他更高阶的数值方法。

5第五讲 典型模型方程-波动方程的差分格式

5第五讲 典型模型方程-波动方程的差分格式

得到 高阶精度的Runge-Kutta方法,其步骤相同。如四阶精度的Runge-Kutta方法
若采用二阶空间差分格式,则其 提高时间导数的差分精度。
, Runge-Kutta方法仅
Comments
• 高阶精度的差分格式需要更多的计算资源和推
导计算的复杂性。 • 一般情况下,二阶精度的差分格式能提供足够 的精度。 • 对于一维波动方程,二阶精度的显格式如 Lax-Wendroff格式在计算资源消耗少的情 况下能给出很好的数值解。隐格式在相对较小 的时间步长情况下,计算中可能导致一些不稳 定解,且需要存储中间时间层上的值和求解方 程组,消耗较多的计算资源,不一定是最优的 原则。
为了使其为稳定差分方法,修正如下

因此,此差分方程不一定总相容于PDE,当 则相容,为条件相容。
t 0, x 0 x
t 0, x 0
2
t
0
?
时,v保持为常数,
Lax差分方法的耗散性和色散性分析
当v不为1时,耗散性很强。
理解下图???
Euler差分方法(如下)不稳定
其辐角误差为:
因此相对相位误差(relative phase shift error)(见图4.3)为:
因此,当
1 e 1 e
leading phase error lagging phase error
solution : u ( x, t ) sin[6 ( x ct )]
(4-2)
泰勒展开:
n n 1 u u 在 j 处展开, j 在 u n j 处展开,
utt j 在 utt nj 处展开,相减后 泰勒展开:
n 1
(4.57)式两式相减,并整理得:

第三章常微分方程的差分方法15

第三章常微分方程的差分方法15
第三章 常微分方程的差分方法
1.教学内容:
Euler方法:Euler公式,单步显式公式极其局部截断误 差;后退Euler公式,单步隐式公式极其局部截断误差;梯 形公式,预测校正公式与改进Euler公式。
2.重点难点:
Euler公式,预测校正公式与改进Euler公式
3.教学目标:
了解欧拉方法的几何意义、对给出的初值问题,能利 用Euler公式,改进Euler公式进行数值求解
科学技术当中常常需要求解常微分方程的定解问题。这类
问题的最简单的形式,是本章着重要考察的一阶方程的初值 问题:
y ' f x, y
y
x0
y0
(1) (2)
本章中我们假定右函数适当光滑以保证初值问题解的存
在唯一。虽然求解常微分方程有各种各样的解析方法,但求 解从实际问题中归结出来的微分方程要靠数值解法。
(其解析解为) y 2x 1
解:设步长 h=0.1,由改进的欧拉格式(10)有:
y
p
yn
h( yn
2xn ) yn

yc
yn
h( y p
2 xn1 ) yp
yn
1
1 2
(yp
yc )
n=0时
yp
y(xn ))
替代方程
y' (xn1) f (xn1, y(xn1))
中的导数项 y'xn1 再离散化,即可导出下列格式
yn1 yn hf xn1, yn1
(5)
该格式右端含有未知的 yn1 它实际上是个关于 yn1
的函数方程。故称该格式为隐式欧拉格式。
由于向前差商和向后差商具有同等精度,故隐式欧拉 格式也是一阶方法,精度与欧拉格式相当。但计算远 比显式格式困难得多。

使用有限差分法计算二维欧拉方程

使用有限差分法计算二维欧拉方程
Jameson 格式可以方便地求解以非结构存储方式存储的网格。实际求解过 程中,对初始化的全流场进行直接的时间积分直至收敛以获得稳定的数值解。 本文的计算是基于非结构网格进行的,在时间上则通过四步 Runge-Kutta 迭代 来获得定常解,边界条件则是采用无反射边界条件,并且采用了加速收敛技术。 最后,分别对 NACA0012 翼型的跨音速和超音速绕流进行了数值模拟。
基于非结构网格 二维 Euler 方程的 Jameson 求解方法
姓名:王司文 学号:sx1301102
对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,通系电1,力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配,机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2,下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷,32调需3各控要类试在管验最路;大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷,下安要与全加过,强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中;中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整,理核或高对者中定对资值某料,些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒,卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置,接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资,,料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气,敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术,技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方;资式对料,整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资,课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试,且技合进术理行,利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。:对对在于于分调差线试动盒过保处程护,中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技,,术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板,变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生;握内同图部一纸故线资障槽料时内、,设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷,试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高,技中要术资进资料行料试检,卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。

有限差分的欧拉法

有限差分的欧拉法

西北农林科技大学实习报告学院:理学院 专业年级:信计061 姓名:袁金龙 学号:15206012 课程:微分方程数值解 报告日期:2008-11-26实习一、一维问题的有限差分方法-----Euler 法一)实习问题:用欧拉法,龙格库塔法,米尔恩法求解下面的初值问题:'2(0)1tu u e u ⎧+=⎨=⎩二)算法描述:⑴欧拉法:1(,),0,1,2,...,1m m m m u u hf t u m n +=+=-⑵龙格库塔法的中点法:111(,(,)),0,1,2,...,122m m m m m m u u hf t h u hf t u m n +=+++=-⑶米尔恩法:2211(4),0,1,2,...,23m m m m m u u h f f f m n +++=+++=-⑷初始值的确定: 泰勒级数法1'1000()()()...()(1)q q j jh u u t u t jh ut q --=+++- ⑸雅可比迭代法1[1][]0[0]11(,)()()k n n m k k m k m k j m j j m j j m km k m k u h f t u u h f u uhf Euler βαβ-++++++=++-+-⎧=--⎪⎨⎪=⎩∑三)matlab 程序: ⑴问题函数:function [f1]=f(t,u) f1=-2*u+exp(t);*************************************************** ⑵欧拉法:function []=oula(a,b,u0,n) %[a,b]表示t 的取值区间%u0表示初值%n表示将[0,1]区间分成的分数h=(b-a)/n;t0=a;u(1)=u0+h*(f(t0,u0));for i=1:nt(i)=a+i*h;endtfor i=2:nu(i)=u(i-1)+h*f(t(i-1),u(i-1));endu%精确解的求法for i=1:nu1(i)=(2/3)*exp(-2*t(i))+(1/3)*exp(t(i));endu1plot(t,u,t,u1)title('欧拉法中的预测值与真实值的比较');xlabel('采样点');ylabel('幅度');grid;legend('预测值','真实值');*********************************************************** ⑶龙格库塔法的中点法:function []=zhongdian(a,b,u0,n)%[a,b]表示t的取值区间%u0表示初值%n表示将[0,1]区间分成的分数h=(b-a)/n;t0=a;u(1)=u0+h*(f((t0+(1/2)*h),(u0+(1/2)*h*f(t0,u0))));for i=1:nt(i)=a+i*h;endtfor i=2:nu(i)=u(i-1)+h*(f((t(i-1)+(1/2)*h),(u(i-1)+(1/2)*h*f(t(i-1),u(i-1))))); endu%精确解的求法for i=1:nu1(i)=(2/3)*exp(-2*t(i))+(1/3)*exp(t(i));endu1plot(t,u,t,u1)title('中点法中的预测值与真实值的比较');xlabel('采样点');ylabel('幅度');grid;legend('预测值','真实值');**************************************************************⑷米尔恩法:function []=Milne(n,e)%n表示区间[0,1]要分的份数%对于初值精度我们选择q=3阶的%初值的求解%经过计算运用泰勒级数法求解初值%q(i)表示第i次迭代满足精度的最终值t0=0;for i=1:nt(i)=(1/n)*i;endu0=1;h=1/n;u2(1,1)=1-h+2.5*h*h%Jacobi迭代求解隐式法u2(2,1)=u2(1,1)+h*f(t(1),u2(1,1))for i=2:1000000u2(2,i)=h*(1/3)*f(t(2),u2(2,i-1))+u0+h*(1/3)*f(t0,u0)+h*(4/3)*f(t(1),u2(1,1));if abs(u2(2,i)-u2(2,(i-1)))<eu2(3,1)=u2(2,i)+h*f(t(2),u2(2,i));break;endendfor i=3:nfor j=2:1000000u2(i,j)=h*(1/3)*f(t(i),u2(i,j-1))+u2(i-2,1)+h*(1/3)*f(t(i-2),u2(i-2,1))+h*(4/3)*f(t(i-1),u2(i-1,1));if abs(u2(2,j)-u2(2,(j-1)))<eu2(i+1,1)=u2(i,j)+h*f(t(i),u2(i,j));break;endendendq(1)=u2(1,1);for i=2:n-1q(i)=u2(i+1,1);end%精确解的求法for i=1:n-1t1(i)=(1/n)*i;endfor i=1:n-1u1(i)=(2/3)*exp(-2*t(i))+(1/3)*exp(t(i));endu1;plot(t1,q,t1,u1)title('Milne法中的预测值与真实值的比较');xlabel('采样点');ylabel('幅度');grid;legend('预测值','真实值');*********************************************************四)图形显示的计算结果:⑴欧拉法:表1:欧拉法中的预测值与真实值的比较(n=20时)真实值预测值误差(%)0.9500 0.9536 0.38260.9076 0.9142 0.72710.8721 0.8812 1.03170.8430 0.8540 1.29550.8197 0.8324 1.51810.8020 0.8158 1.70050.7893 0.8041 1.84400.7813 0.7968 1.95110.7777 0.7938 2.02490.7784 0.7948 2.06860.7830 0.7997 2.08620.7913 0.8082 2.08150.8033 0.8202 2.05850.8188 0.8356 2.02070.8376 0.8544 1.97160.8597 0.8764 1.91430.8850 0.9017 1.85140.9135 0.9301 1.78530.9451 0.9616 1.71790.9799 0.9963 1.6506表2:欧拉法中的预测值与真实值的比较(n=10时)真实值 预测值 误差(%)0.9000 0.9142 1.5544 0.8305 0.8540 2.7514 0.7866 0.8158 3.5882 0.7642 0.7968 4.0910 0.7606 0.7948 4.3105 0.7733 0.8082 4.31150.8009 0.8356 1.638 0.8421 0.8764 1.6736 0.8962 0.9301 1.6943 0.96290.99631.70540.10.20.30.40.50.60.70.80.910.750.80.850.90.951欧拉法中的预测值与真实值的比较采样点幅度图1:欧拉法中的预测值与真实值的比较(分成20份时)说明:从图1及表1和表2中可以看出:采用欧拉法对初值问题的近似比较准确,且从算法中可以推断,随着n (将[a,b]区间分成的分数)值的增大,误差将会越来越小。

有限差分之欧拉格式

有限差分之欧拉格式
Numerical Investigation of Euler Schemes
Zhang Liwei May 25, 2014
Contents
1 Abstract 2 Description of Schemes 2.1 Single equation . . . . . 2.1.1 Forward Euler . 2.1.2 Backward Euler . 2.1.3 Central Euler . . 2.2 Matrix equation . . . . . 2.2.1 Forward Euler . 2.2.2 Backward Euler . 2.2.3 Central Euler . . 1 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 5 7 7 9 12
For any component ui of u
ui Ri n = ui −h − ui by using Taylor development Ri n = h 2 ui ”(ηi ) for all i n So R for Forward Euler scheme is o(h)(if ui ” is bound in [a,b]) i.e.||Rn || = o(h) Let E n = u(tn ) − un i=0,1,...,N,and suppose f is Lipschitz continuous with respect to u,then L(b−a)−1 R as n − >+ hL)||E n || + h||R|| ≤ e L As a result, ||E n || ≤ o(h)
4
Similarly,backward Euler scheme leads to following: Step1.Count I − hA,its calculated quantities are 2n; −1 Step2.Count (I − hA) ,its calculated quantities are O(n2 ) −1 Step3.Conut ui+1 = (I − hA) ui for i=1,2,...N,its calculated quantities are 2 2n N So its total calculated quantities are O(N n2 ) For central Euler scheme,it lead to: Step1.Count I −

欧拉梁方程有限差分

欧拉梁方程有限差分

欧拉梁方程有限差分欧拉梁方程是物理学和工程学中最基本的物理模型之一,可以用来解释许多现象,比如传播、振动、热传导等等。

这一方程也是日常生活中最普遍的物理模型,比如人们会在摆动秋千或滑板时用到它。

欧拉梁方程有限差分法是一种用来求解欧拉梁方程的数值求解方法,它利用近似的微分方程来把欧拉梁方程的复杂的数学模型简化成数值的形式。

有限差分法是一种有效的、简单的和快速的数值求解方法,它可以在不花费太多时间和金钱的情况下解决复杂的算法问题。

欧拉梁方程的有限差分法主要由以下几个步骤组成:首先,将欧拉梁方程写成一个多元微分方程;然后,采用有限差分法将其转化成离散形式;最后,利用特定的算法解决离散形式的多元微分方程。

这样,就可以得到所有欧拉梁方程的解,而不需要计算原始的欧拉梁方程。

有限差分法的优势在于可以快速准确的解决欧拉梁方程,而且也可以用于计算实际问题。

有限差分法可以给出精确度较高的结果,而且它可以在不耗费太多计算时间的情况下解决绝大部分欧拉梁方程问题。

有限差分法也可以用来求解不可解析的方程,这样可以节省大量的计算时间。

有限差分法对于计算欧拉梁方程提供了一种简单高效的方法,可以用来解决复杂的物理模型问题。

它的算法简单,执行效率高,准确度高,可以用来求解任何复杂的欧拉梁方程问题。

有限差分法的应用还可以延伸到物理学和力学的其他领域,例如地质动力学、流体力学等。

总之,欧拉梁方程有限差分法是一种使用近似的微分方程来求解欧拉梁方程的数值求解方法,可以用来解决欧拉梁方程以及其他物理模型的问题,这种方法具有简单高效、计算时间少、准确等特点,也可以用来求解不可解析的方程,因此有限差分法对于计算欧拉梁方程具有重要的应用价值。

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差分法欧拉格式浅谈
科学计算中常常求解常微分方程的定解这类问题的最简形式是一阶方程的初值问题
⎩⎨⎧=='00
)(),(y x y y x f y (1) 这里假定右函数),(y x f 适当光滑,譬如关于y 满足Lipschitz 条件,以保证上述初值问题的解y(x)存在且唯一。

虽然求解常微分方程有各种各样的解析方法,但解析方法只能用来求解一些特殊类型的方程。

求解从实际问题当中归结出来的微分方程主要靠数值解法。

差分方法是一类重要的数值解法。

这类方法回避解y(x)的函数表达式,而是寻求它在一系列离散节点
<<<<<n x x x x 210
上的近似值 ,,,,,21n o y y y y 。

相邻的两个节点的间距n n x x h -=+1称作步长。

假定步长为定数。

差分方法是一类离散化方法,这类方法将寻求解y(x)的分析问题转化为计算离散值n y 的代数问题,从而使问题获得了实质性的简化。

然而随之带来的困难是,由于数据量{}n y 往往很大,差分方法所归结出的可能是个大规模的代数方程组。

初值问题的各种差分方法有个基本特点,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,只要给出从已知信息 ,,,21--n n n y y y 计算1+n y 的递推公式。

这类计算公式称作差分格式。

差分格式中仅含一个未知参数1+n y ,或者说,它是仅含一个变元1+n y 的代数方程,这就大大地缩短了计算问题的规模。

总之,差分方法的设计思想是,将寻求微分方程的解y(x)的分析问题化归为计算离散值{}n y 的代数问题,而“步进式”则进一步将计算模型化归为仅含一个变元1+n y 的代数方程——差分格式。

Euler 方法
方程(1)中含有导数项)(x y ',这是微分方程的本质特征,也正是它难以求
解的症结所在。

导数是极限过程的结果,而计算过程则总是有限的。

因此数值解法的第一步就是消除式(1)中的导数项y ',这项手续称作离散化。

由于差商是是微分的近似计算,实现离散化的一种直截了当的途径是用差商替代导数。

Euler 格式
设在区间[]1,+n n x x 的左端点n x 列出方程(1)即
))(,()(0n n x y x f x y =' 并用差商h
x y x y n n )()(1-+替代其中的导数项)(n x y ',则有近似关系式 ))(,()()(1n n n n x y x hf x y x y +≈+ (2)
若用)(n x y 的近似值n y 代入上式右端,并记所得结果为1+n y ,这样设计出的计算公式
2,1,0),,(1=+=+n y x hf y y n n n n (3)
就是著名的Euler 格式。

若初值0y 已知,则依据格式(3)可逐步算出数值解 21,y y 。

再从图形上看,假设节点),(n n n y x P 位于积分曲线)(x y y =上,则按Euler 格式定出的节点),(111+++n n n y x P 落在积分曲线)(x y y =的切线上,从这个角度也可以看出,Euler 格式是很粗糙的。

隐式Euler 格式
再在区间[]1,+n n x x 的右端点1+n x 列出方程(1),即
))(,()(111+++='n n n x y x f x y
并改用点1+n x 处的向后差商h
x y x y n n )()(1-+替代方程中的导数项)(1+'n x y ,再离散化,即可导出隐式Euler 格式
),(111++++=n n n n y x hf y y (5)
这一格式与Euler 格式(3)有着本质的区别:Euler 格式(3)是关于1+n y 的一个直接的计算公式,称这类格式是显式的;而格式(5)的右端含有未知的1+n y 它实际上是个关于1+n y 的函数方程,这类格式是隐式的。

隐式格式的计算远比显式格式困难。

由于数值微分的向前差商公式与向后差商公式具有同等精度,可以预料,隐式Euler 格式(5)与显式Euler 格式(3)的精度相当,两者精度都不高。

Euler 两步格式 为了改善精度,可以改用中心差商[])()(2111-+-n n x y x y h
替代方程 ))(,()(n n n x y x f x y ='
中的导数项,再离散化,即可导出下列格式:
),(211n n n n y x hf y y +=-+ (6)
无论是显式Euler 格式(3)还是隐式Euler 格式(5),它们都是单步法,其特点是计算1+n y
时只用到前一步的信息n y ;然而格式(6)除了n y 以外,还显含更前一步的信息1-n y ,即调用了前面两步的信息,Euler 两步格式因此而得名。

Euler 两步格式(6)虽然比Euler 格式或隐式Euler 格式具有更高的精度,但它是一种两步法。

两步法不能自行启动,实际使用时除初值0y 外还需要借助于某种一步法再提供一个开始值y 1,这就增加了计算程序的复杂性。

梯形格式
设将方程),(y x f y ='的两端从n x 到1+n x 求积分,即得
⎰++=+1
))(,()()(1n n x x n n dx x y x f x y x y (7)
显然,为要通过这个积分关系式获得)(1+n x y 的近似值,只要近似地算出其中的积分项⎰+1
))(,(n n x x dx x y x f ,而选择不同的计算方法计算这个积分项,就会得到
不同的差分格式。

例如,利用矩形方法计算积分项
⎰+≈1
))(,())(,(n n x x n n x y x hf dx x y x f
代入式(7)有近似关系式
))(,()()(1n n n n x y x hf x y x y +≈+
据此离散化又可导出Euler 格式(3)。

由于数值积分的矩形方法精度很低,Euler 格式当然很粗糙。

为了提高精度,改用梯形方法计算积分项
[]))(,())(,(2
))(,(111+++≈⎰+n n n n x x x y x f x y x f h dx x y x f n n 再代入式(7),有
[]))(,())(,(2
)()(111+++++≈n n n n n n x y x f x y x f h x y x y 设将式中的)(n x y ,)(1+n x y 分别用n y ,1+n y 替代,作为离散化的结果导出下列计算格式:
[]),(),(2
111+++++
=n n n n n n y x f y x f h y y (8) 与梯形求积公式相呼应的这一差分格式称作梯形格式。

容易看出,梯形格式(8)实际上是显式Euler 格式(3)与隐式Euler 格式
(5)的算术平均。

改进的Euler 格式
Euler 格式(3)是一种显式算法,其计算量小,但计算精度低;梯形格式(8)虽然提高了精度,但它是一种隐式算法,需要借助于迭代过程求解,计算量大。

可以综合使用这两种方法,先用Euler 格式求得一个初步的近似值1+n y ,称作预报值;预报值的精度不高,用它替代式(8)右端的1+n y 再直接计算,得到校正值1+n y ,这样建立的预报校正系统
[]
⎪⎩⎪⎨⎧++=+=++++),(),(2),(1111n n n n n n n n n n y x f y x f h y y y x f y y (9) 称作改进的Euler 格式。

这是一种显式格式,它可表达为如下嵌套形式:
[])),(,(),(2
11n n n n n n n n y x hf y x f y x f h y y +++=++ 或平均化形式
⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎨⎧+=+=+=++)(21),(),(11c p n p n n c n n n p y y y y x hf y y y x hf y y (10)
比较几种Euler 格式。

Euler 格式是显式计算,计算量小,结构简单,但精度低;梯形格式改善了精度,但它是隐式的,求解困难。

相比之下改进的Euler 格式无论是计算量还是精度都是可取的。

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