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数值积分与常微分方程数值计算.

一.数值积分
数学上已经证明
成立,所以可以通过数值积分来计算的近似值。

(1)分别采用复化梯形公式、复化Simpson公式计算的近
似值。

选择不同的步长,对每种复化求积公式试将误差刻
画成的函数,并比较各方法的精度(做出误差与步长的对数
函数图,横坐标是步长对数,纵坐标是绝对误差对数,两种应该是直线关系,其斜率就是方法的收敛阶)。

另外,考虑是否存
在某个值,当低于这个值之后再继续减小的值,计算不再有所改进?为什么?
(2)实现Romberg求积方法,并重复上面的计算。

二、常微分方程初值问题数值计算
给定初值问题
其精确为,
(1)分别按下列方案求它在节点处的数值解及误差。

比较各方法的优缺,并将计算结果与精确解做比较(列表、画图,考虑数值解跟精确解是否吻合,考虑方法收敛阶是否跟理论吻合)。

方案I: 欧拉法,步长h = 0.025, h = 0.1;
方案II: 改进的欧拉法,步长h = 0.05, h = 0.1;
方案III: 四阶标准龙格—库塔法、步长h = 0.1。

(2)对于自变量 1 当 b 足够大时,是否存在临界步长 h, 当步长取值大于它时,算法不稳定?(稳定性条件)。

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