用欧拉法、给出梯形法和改进欧拉法的计算公式四阶龙格-库塔法分析对质量弹簧阻尼系统仿真精度的影响

1. 取步长h = 0.1分别用欧拉法与改进的歐拉法解下列初值问题

2. 用四阶标准龙格―库塔法解第1题中的初值问题,比较各法解的精度,

3. 用欧拉法计算下列积分在点

4. 求下列差分格式局部截断误差的首项并指出其阶数。 (1) (2) (3)

取步长h=0.1计算到

解: 直接将Eulerr法应用于本题,得到

6.用改进Euler法和梯形法解初值问题

h=0.1,计算到x=0.5並与准确解解:用改进Euler法求解公式,得

用梯形法求解公式得解得精确解为

的,并求其局部截断误差主项. 证明 根据局部截断误差定义得

將右端Taylor展开,得

故方法是二阶的且局部截断误差主项是上式右端含h3的项。 8.用四阶R-K方法求解初值问题h=0.2.

解 直接用四阶R-K方法

(2)用梯形法解时絕对稳定区间为

对y是线性的,故不用迭代对h仍无限制。(3)用四阶R-K方法时

10. (1) 用Euler法求解,步长h应取在什么范围内计算才稳定?(2) 若用梯形法求解對步长h有无限制? (3) 若用四阶R-K方法求解,步长h如何选取?

解:用四阶显式Adams公式先要算出可用四阶R-K方法计算由

再由四步四阶Adams显式方法得

11.用四步四階的Adams显式方法求解初值问题

(2)试确定参数断误差主项.

,使方法具有尽可能高的阶数并求出局部截

解 本题仍利用局部截断误差的Taylor展开,

是二階方法局部截断误

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一、目的 1.通过本实验加深对欧拉法、改进欧拉法、龙格-库塔法、线性多步法的构造过程的理解; 2.能对上述三种方法提出正确的算法描述编程实现观察计算结果的改善情况。 二、内容与设计思想 自选常微分方程的初值问题分别用欧拉法、改进欧拉法求解。 分别用以上两种方法求解常微分方程初值问題: ? y '( x) ? 1 ? y 2 , (求解区间[0.0,1.4], 取步长h ? 0.1)


通过编程学会了对欧拉法和改进欧拉法的运用
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