Дослідження однокрокових методів розв’язання звичайних диференційних рівнянь

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Дослідження однокрокових методів розв’язання звичайних диференційних рівнянь

Дослідження однокрокових методів розв’язання звичайних диференційних рівнянь

1

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Інститут АЕКСУ

Кафедра АІВТ

Контрольна робота

з дисципліни:

“Моделювання на ЕОМ”

Дослідження однокрокових методів розв'язання звичайних диференційних рівнянь

Виконав: ст. гр. 1АМ-04_____ Балко О.О.

Перевірив: доцент каф.АІВТ_____ Кабачій В.В.

2007

Вступ

Вступ

На даний момент велика роль в розвитку сучасного світу відводиться підвищенню технічного рівня обчислювальної техніки, пристроїв і засобів автоматизації. Це передбачає розвиток виробництва і широке використання промислових роботів, систем автоматичного управління з використанням мікропроцесорів і мікро-ЕОМ, створення гнучких автоматизованих виробництв. Розв'язок цих задач потребує широкого упровадження в інженерну практику методів обчислювальної математики.

Обчислювальна математика заснована на чисельних методах, придатних до застосування при розрахунках на ЕОМ. Сучасні ЕОМ дозволили дослідникам значно підвищити ефективність математичного моделювання складних задач науки і техніки. Нині методи дослідження проникають практично в усі сфери людської діяльності, а математичні моделі стають засобами пізнання.

Значення математичних моделей неперервно зростає у зв'язку з тенденціями до оптимізації технічних пристроїв і технологічних схем планування експерименту. Реалізація моделей на ЕОМ здійснюється за допомогою різноманітних методів обчислювальної математики, яка неперервно удосконалюється.

В даній роботі розглянуті однокрокові методи розв'язання звичайних диференційних рівнянь(на прикладі диференційного рівняння першого порядку), а саме прямий та зворотній методи Ейлера, та метод Рунге-Кутта.

Розробленна програма дозволяє розв'язати вказане диференційне рівняння методами Ейлера (прямим та зворотним) та Рунге-Кутта, порівняти їх результати та визначити похибки

В основі програми лежить загальний алгоритм розв'язку диференційних рівнянь однокроковими методами.

Алгоритм:

1.за початковим значенням x,y знаходимо наступну точку кривої y=f(x) при кроці h=0.1;

2.знаходимо нові значення x,y;

3.перевряємо чи х належить проміжку, на якому шукаються розв'язки: якщо х належить цьому проміжку, то алгоритм повторюється з пункту 1, де замість початкових значень x,y; використовуються нові(обчислені в пункті 2); якщо ні, то алгоритм припиняє свою роботу ;

4.аналогічно шукаються розв'язки цього ж рівняння , але при кроці h=0.05;

5.Знаходження похибки зводиться до:

· знаходження C за формулою

с=(y1-y2))/(St(h1,p+1)-St(h2,p+1))

де y1,y2-значення в одній тій самій точці розв'язку,

але обчисленні з різним кроком;

St - функція піднесення до степеня, де р+1 степінь, а h1(h2) числа, що підносяться до степеня.

· знаходження глобальної похибки, шляхом додавання похибок знайдених на кожному кроці обчислень;

Для данного завдання, формули знаходження наступних значень за попердніми мають вигляд:

· прямий метод Ейлера:

yn:=yn+h*(yn+0.7*xn+1.2);

· зворотній метод Ейлера:

yn:=yn+h*(0.7*xn+1.2)/(1-h);

метод Рунге-Кутта

yn=yn+((k0+2*k1+2*k2+k3)/6);

2.1 Блок-схеми алгоритмів розв'язку даного диференційного рівняння

3 Вхідні та вихідні дані

Вхідними даними програми є: крок обчислення і задане диференціальне рівняння.

Вихідними даними програми є: графіки, таблиця з рішеннями диференціального рівняння і похибки обчислень.

4. Аналіз результатів моделювання

Розроблена програма дозволяє розв'язувати дане диференційне рівняння трьома методами. З результатів обчислень ми можемо перевірити функціональність програми і точність кожного з методів.

Прямий метод Ейлера: