Модифицированный метод Эйлера - Методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений

Точность метода Эйлера можно существенно повысить, улучшив аппроксимацию U(X) на рассчитываемом шаге. Для этого при разложении U(X) в ряд Тейлора учтем дополнительно слагаемое, содержащее H2 и D2U(XI)/Dx2 в (3). Определим вторую производную, аппроксимировав ее конечной разностью:

, (6)

ГдеДX= H, и.

Подставляя полученное выражение в (3) и отбрасывая члены ряда,
Начиная со слагаемого, содержащего H3, запишем

.

Заменяя в последнем выражении производные с помощью (1) так же, как это было сделано в п.1.2.1, и, используя сокращенные обозначения, получим расчетную формулу модифицированного метода Эйлера

. (7)

Соотношение (7) дает решение для UI+1 в неявном виде, поскольку UI+1 Присутствует одновременно в левой и правой его частях. Следует отметить, что использование неявных методов оправдано тем, что они, как правило, более устойчивы, чем явные. дифференциальное уравнение эйлер рунге

Графически модифицированный метод Эйлера представлен на рис. 2. Из рис. 2 видно, что поправка, учитывающая изменение наклона кривой U(X) заметно уменьшает ошибку на шаге H.

Модифицированный метод Эйлера обеспечивает второй порядок точности. Ошибка на каждом шаге при использовании этого метода пропорциональна H3. Повышение точности достигается за счет дополнительных затрат машинного времени при расчете каждого шага.

Рис. 2. Модифицированный метод Эйлера

Похожие статьи




Модифицированный метод Эйлера - Методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений

Предыдущая | Следующая