Пример 1:
Найти приближённое решение задачи Коши методом Эйлера на заданном отрезке с шагом h = 0,1 .
Решение:
Для начала, найдем точное решение этого линейного уравнения первого порядка
Тогда точное решение имеет вид :
Теперь найдем численное приближенное решение методом Эйлера, с шагом .
Общий вид: Уравнение , формула:
В этом случае :
Тогда формулы имеет вид: 6
Распишем первые два шага:
n | Точное значение | ||
0 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0,1 | 0 | 0,000334 |
2 | 0,2 | 0,001001 | 0,002688 |
3 | 0,3 | 0,005045 | 0,009246 |
4 | 0,4 | 0,014428 | 0,022743 |
5 | 0,5 | 0,032178 | 0,047215 |
6 | 0,6 | 0,062920 | 0,089359 |
7 | 0,7 | 0,114395 | 0,161115 |
8 | 0,8 | 0,200260 | 0,284779 |
9 | 0,9 | 0,345502 | 0,503741 |
10 | 1 | 0,597372 | 0,906094 |
Пример 2:
Найти приближённое решение задачи Коши методам Эйлера на заданном отрезке с шагом h= 0,01.
Найдем точное решение этого уравнения:
Подстановка начальных условий позволяет определить значение констант и частное решение будет иметь вид:
Применим метод Эйлера
Сведем заменой переменных это уравнение 3 – го порядка к системе диф. уравнений
И начальные условия примут вид:
Для системы вида:
Приближенное решение можно найти по формулам:
, где
В этом случае:
Первая итерация:
В качестве старта возьмем .
Учитывая замену, следует сравнивать столбцы Точного решения и . Для краткости приведены не все строки таблицы, обращайте внимание на n.
n | Точное значение | ||||
0 | 0 | -1 | 2 | 3 | -1 |
1 | 0,01 | -0,98 | 2,03 | 2,86 | -0,97985 |
2 | 0,02 | -0,9597 | 2,0586 | 2,7231 | -0,95942 |
3 | 0,03 | -0,93911 | 2,085831 | 2,589246 | -0,93871 |
4 | 0,04 | -0,91826 | 2,111723 | 2,458385 | -0,91775 |
5 | 0,05 | -0,89714 | 2,136307 | 2,330464 | -0,89653 |
6 | 0,06 | -0,87578 | 2,159612 | 2,205432 | -0,87509 |
7 | 0,07 | -0,85418 | 2,181666 | 2,083239 | -0,85342 |
8 | 0,08 | -0,83236 | 2,202499 | 1,963833 | -0,83154 |
9 | 0,09 | -0,81034 | 2,222137 | 1,847167 | -0,80947 |
10 | 0,1 | -0,78812 | 2,240609 | 1,733191 | -0,78721 |
20 | 0,2 | -0,55754 | 2,366848 | 0,731284 | -0,55674 |
40 | 0,4 | -0,07924 | 2,369966 | -0,64686 | -0,08044 |
50 | 0,5 | 0,154261 | 2,284097 | -1,09242 | 0,151633 |
60 | 0,6 | 0,377332 | 2,159485 | -1,41336 | 0,373192 |
70 | 0,7 | 0,586627 | 2,007527 | -1,63265 | 0,581005 |
80 | 0,8 | 0,779844 | 1,837489 | -1,76968 | 0,772846 |
90 | 0,9 | 0,955524 | 1,656837 | -1,84081 | 0,947307 |
100 | 1 | 1,112886 | 1,471524 | -1,85974 | 1,103638 |
Пример 3.
Решить модифицированным методом Эйлера уравнение: на интервале и с начальным условием
Найдем аналитическое решение уравнения:
Это линейное уравнение первого порядка.
Т.к. , то частным решением этого уравнения
Найдем численное решение уравнения , , модифицированным методом Эйлера с h=0,01;
Формулы:
В этом случае:
Сделаем «руками» первую итерацию:
Остальное вычислим компьютерным способом и представим таблицу для
n | Точное решение. | ||
0 | 0 | 0,5 | 0,5 |
1 | 0,01 | 0,50497475 | 0,504974917 |
2 | 0,02 | 0,509899004 | 0,509899337 |
3 | 0,03 | 0,514772269 | 0,514772767 |
4 | 0,04 | 0,519594058 | 0,51959472 |
5 | 0,05 | 0,524363889 | 0,524364715 |
6 | 0,06 | 0,529081285 | 0,529082273 |
7 | 0,07 | 0,533745774 | 0,533746924 |
8 | 0,08 | 0,538356889 | 0,5383582 |
9 | 0,09 | 0,54291417 | 0,542915641 |
10 | 0,1 | 0,547417161 | 0,547418791 |