Реферат по предмету "Математика"


Метод скінчених різниць в обчислювальній математиці

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
кафедраінформатики
КОНТРОЛЬНАРОБОТА
ПОКУРСУ: Чисельні методи
натему: «Методскінчених різниць в обчислювальній математиці»
 

Зміст
Постановка задачі
Вступ
1 Теоретична частина
2 Програмна реалізація
Список використаної літератури

Постановка задачі
Використовуючиметод кінцевих різниць, розв’язати крайову задачу для звичайного диференціальногорівняння
/>

Вступ
Нехай потрібно чисельно розв’язати задачуКоші для звича-йного диференціального рівняння першого порядку, тобто знайтинаближений розв’язок диференціального рівняння  y/>=F(x,y), що задовольняє початковій умові y(x/>)=y/>.Чисельне розв’язання задачіполягає в побудові таблицінаближених значень y/>,y/>,y/>,...,y/>-розв’язку рівняння y=/>(x ) у точках x/>,x/>,x/>,...,x/> — вузлах сітки .
/>

                        y                                                        
                       yn                                                                                  *
                       y3                                      *
                       y2                                       *
                       y1                             *
                       y0                 *
                       O            x0     x1   x2     x3                   xn              x
На рисунку * позначені точки, що відповідають наближено-му розв’язку задачі Коші. Треба зазначити, щочастіше використо-вують систему рівновіддалених вузлів x/>=x/>+ ih (i=1,2,..,n), де h — крок сітки
( h > 0 ) .

1Теоретична частина
Методи Рунге-Кутта
Різні представники цієї категорії методів  потребують більшого чи меншогооб’єму обчисленьі відповідно забезпечують більшу чи меншу точність. При розв’язанні конкретної задачі виникають питання, якою ізформул Рунге-Кутта доцільно скористатися і як вибрати крок сітки.
Якщо/> неперервнай обмежена разом із своїми четвертими похідними, то гарні результати дає методчетвертого порядку. Він описується системою наступних п'яти співвідношень:
1  />
2  />
3  />  (/>);
4  />
5  />
Якщофункція не має зазначених похідних, порядок точності вищенаведеного методу неможе бути реалізований. Тоді необхідно користуватися методами меншого порядкуточності, що відповідає порядку наявних похідних.
Однимз найбільш простих і досить ефективних методів
 оцінкипохибки й уточнення отриманих результатів є правило Рунге. Для оцінки похибкиза правилом Рунге порівнюють наближені розв’язки, отримані прирізних  кроках сітки. При цьому використовується наступне припущення: глобальнапохибка методу порядку p у точці хi подається у вигляді

/> />.
Заформулою Рунге
/> 
Такимчином, із точністю до />(величина більш високого порядкумалості) при h→0 похибка методу має вигляд:
/> 
деyi  – наближене значення, отримане в точці />з кроком h; y2i  – ізкроком h/2; p  — порядок методу; y(x2i)  — точний розв’язок задачі.
Методпрогнозу і корекції
Підправившисхему Эйлера, одержимо схему прогнозу
/>,
де/>наближенезначення />.Цю формулу використовувати не можна, оскільки схема прогнозу нестійка. Тому використовує-мо схемукорекції
/> 
Оцінюючипохибки прогнозу і корекції, одержимо
/>  -   похибкакорекції,
/>  — похибкапрогнозу .
Істинне значеннялежить між прогнозом і корекцією.На будь-якому кроці можна оцінити точністьрішення. При заданому />=0,0000001, наприклад, />.
Віднімаючи з /> співвідношення /> , маємо
  />.
Уточнюєморозв’язання, виходячи з формули />:
/> 
Цяформула  завершає схеми прогнозу і корекції .
Методкінцевих різниць для розв’язання лінійних крайових задач
Маємовідрізок [a,b]. Потрібно знайти розв’язок лінійногодиференціального рівняння другого порядку
/>,
щозадовольняє такі крайові умови:
/> /> 
Вибереморівномірну сітку: x = a + ih, i = 0,1,2,…,n… Нехай/>Апроксимуємо /> і /> у кожному внутрішньомувузлі (i = 1, 2, …, n-1) центральними різницями />, /> і на кінцях відрізка –односторонніми скінченнорізницевими апроксимаціями/>, />.
Використовуючи ці формули,одержуємо різницеву апроксимацію вихідного крайового завдання:
/> 
Коефіцієнти різницевих рівнянь залежать від кроку сітки.
Введемопозначення:
/>   />
Перепишемосистему з урахуванням введених позначень:
/> /> 
Маєморізницеву схему крайового завдання. Запишемо систему рівнянь у розгорнутійматричній формі:
/>
Такимчином, завдання зводиться до розв’язання системилінійних алгебраїчних рівнянь, що можна записати у вигляді Ay=d.
2 Програмна реалізація
Реалізація пакетом Maple
> ss:=diff(diff(y(x),x),x)+diff(y(x),x)/x+2*y(x)-x;
/>
Ø dsolve[interactive]( ss );
/>
/>
Списоквикористаноїлітератури
 
1.   Б. П. Демидович и И. А. Марон. “Основы вычислительной математики”, Москва, 1963г.
2.   Н.С.Бахвалов, Н.П.Жидков, Г.М.Кобельков.“Численные методы”, Москва, 1987г.
3.   Мусіяка В. Г. Основичисельних методів механіки: підручник. – К.: Вища освіта, 2004. – 240 с.: іл. 
4.   Л. Д. Назаренко Чисельніметоди. Дистанційний курс.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Структуры водной и наземной экосистемы
Реферат Анализ новеллы "Измена" из произведения Бабеля "Конармия"
Реферат Ответственность власти перед народом
Реферат Ядерная геофизика
Реферат Ответы на билеты по информатике. 11 класс. Выпускной экзамен
Реферат Агропромышленный комплекс Центрально-Чернозёмного района
Реферат История развития ускорителей заряженных частиц
Реферат Посредничество во взяточничестве: проблемы теории и правоприменения
Реферат Біологія людини Її складові частини 2
Реферат Платежі за забруднення, їх види та критерії нарахування
Реферат Влияние личностных качеств на общение
Реферат Суд присяжных особенности судопроизводства
Реферат Самоконтроль занимающихся физическими упражнениямидля освобожденных
Реферат Нефтедобывающий комплекс Республики Татарстан
Реферат Прикладная Механика