当前位置:课程学习>>第七章>>本章练习>>参考答案

本章练习答案



1用Euler法、隐式Euler法、梯形法及改进Euler法求解 ,取,计算到,并与精确解比较.

解:由于,,

Euler法:


时,.

隐式Euler法:  

解出  

时,

梯法:

 

解出

时,

改进Euler法:       

    


时,

精确解:,(梯形法效果最好,改进Euler较好:具有相同的误差数量级,其它不好!)

Euler法 隐式Euler法 梯形法 改进Euler法 精确解
0.1 1.000 000 1.009 091 1.004 762 1.005 000 1.004 837
0.2 1.010 000 1.026 446 1.018 594 1.019 025 1.019 731
0.3 1.029 000 1.051 315 1.040 633 1.041 218 1.040 818
0.4 1.056 100 1.083 014 1.070 097 1.070 802 1.070 320
0.5 1.090 490 1.120 922 1.106 278 1.107 076 1.106 531

2用梯形法的迭代格式求的数值解,,计算到

:梯形公式

迭代式,解为:

3出用梯形格式的迭代算法求解初值问题 的计算公式,取步长,并求的近似值,要求迭代误差不超过

:梯形公式的迭代算法为

于是取,有

,经计算有:      

因 ,于是取

,于是取 

4用欧拉法解初值问题,取步长h=0.2。计算过程保留6位小数。

h=0.2, f(x)=-yxy2。首先建立欧拉迭代格式 

x1=0.2时,已知x0=0,y0=1,有y(0.2)»y1=0.2×1(4-0×1)=0.8

x2=0.4时,已知x1=0.2, y1=0.8,有y(0.4)»y2=0.2×0.8×(4-0.2×0.8)=0.614 4

 ,x3=0.6时,已知x2=0.4,y2=0.6144,有y(0.6)»y3=0.2×0.6144×(4-0.4×0.4613)=0.8

5用改进的欧拉法(预报-校正公式)求解初值问题,取步长h=0.2,计算 y(1.2),y(1.4)的近似值,小数点后至少保留5位。

步长h=0.2, 此时f(xy)=-yy2sinx

欧拉预报-校正公式为:

有迭代公式:

=0,x0=1, y0=1时,x1=1.2,有

=1,x1=1.2, y1=0.71549时,x2=1.4,有

=0.52608

6写出用四阶龙格-库塔法求解初值问题的计算公式,取步长h=0.2计算y(0.4)的近似值。至少保留四位小数。

此处f(xy)=8-3y, 四阶龙格-库塔法公式为

                       

其中 k1=f(xkyk);k2=f(xn+hyk+hk1);k3=f(xk+hyn+hk2);k4=f(xk+hyk+hk3)

本例计算公式为:

其中 k1=8-3 yk;k2=5.6-2.1 yk;k3=6.32-2.37yk;  k4=4.208+1.578yk

x0=0,y0==2,