
- •Розв’язування крайових задач методом скінченних різниць Методичні матеріали
- •6.0804 “Комп’ютерні науки”
- •1. Мета роботи
- •2. Основні теоретичні відомості
- •2.1. Основні поняття методу скінченних різниць
- •2.2. Застосування методу скінченних різниць до розв’язування крайових задач для рівнянь з частинними похідними
- •3. Контрольні запитання
- •4. Лабораторне завдання
- •Мета роботи.
- •6. Список рекомендованої літератури
- •Додаток
3. Контрольні запитання
Що таке сіткова функція?
Що таке різницева схема? Яким способом можна її побудувати?
У чому полягає основна ідея методу скінченних різниць? Наведіть приклади скінченних різниць.
Що таке похибка апроксимації? Від чого вона залежить?
Що таке швидкість збіжності та порядок точності? Як вони взаємопов’язані?
Чому різницева схема повинна бути збіжною? За яких умов різницева схема буде збіжною?
Якої форми можуть набувати різницеві схеми? У чому полягає особливість їх побудови?
4. Лабораторне завдання
Ознайомитися з основними поняттями та етапами розв’язання крайових задач методом скінченних різниць.
Знайти розв’язок вказаної крайової задачі (індивідуальні завдання наведені в Додатку), використовуючи заданий тип різницевого співвідношення. Дослідити збіжність числового розв’язку при згущенні сітки.
Побудувати графіки функцій отриманого наближеного розв’язку та заданого точного розв’язку крайової задачі.
Оформити і здати звіт про виконання лабораторної роботи.
5. ЗМІСТ ЗВІТУ
Мета роботи.
Короткі теоретичні відомості.
Постановка задачі індивідуального завдання.
Оформлений належним чином (з коментарями, поясненнями та результатами) документ MATHCAD з програмою розв’язання завдання.
Аналіз результатів та висновки.
6. Список рекомендованої літератури
Ортега Дж., Пул У. Введение в численные методы решения дифференциальных уравнений. –М.: Мир, 1980. – 280 с.
С.К.Годунов, В.С.Рябенький. Разностные схемы. –М.: Наука, 1973. – 400 с.
Фарлоу С. Уравнения с частными производными для научных работников и инженеров. - М.: Мир;, 1985. - 384 с.
В.Дьяконов. MATHCAD 8/2000: специальный справочник. – СПб: Питер,2001. -592 с.
Додаток
Знайти, використовуючи
вказаний тип скінченної різниці,
розв’язок задачі Коші для заданого
лінійного звичайного диференціального
рівняння з наступними початковими
умовами:
,
(за замовчуванням
,
якщо не вказано інше значення).
№ з/п |
Рівняння |
Точний розв’язок |
Формула |
|
||||||||
1 |
|
|
(4),(9) |
|
||||||||
2 |
|
|
(5),(10) |
|
||||||||
3 |
|
|
(7),(8) |
|
||||||||
4 |
|
|
(4),(9) |
|
||||||||
5 |
|
|
(5),(10) |
|
||||||||
6 |
|
|
(7),(8) |
|
||||||||
7 |
|
|
(4),(9) |
|
||||||||
8 |
|
|
(5),(10) |
|
||||||||
9 |
|
|
(7),(8) |
|
||||||||
10 |
|
|
(4),(9) |
|
||||||||
11 |
|
|
(5),(10) |
|
||||||||
12 |
|
|
(7),(8) |
|
||||||||
13 |
|
|
(4),(9) |
|
||||||||
14 |
|
|
(5),(10) |
|
||||||||
15 |
|
|
(7),(8) |
|
||||||||
16 |
|
|
(4),(9) |
|
||||||||
17 |
|
|
(5),(10) |
|
||||||||
18 |
|
|
(7),(8) |
|
||||||||
19 |
|
|
(4),(9) |
|
||||||||
20 |
|
|
(5),(10) |
|
||||||||
21 |
|
|
(7),(8) |
|
||||||||
22 |
|
|
(4),(9) |
|
||||||||
23 |
|
|
(5),(10) |
|
||||||||
24 |
|
|
(7),(8) |
|
||||||||
25 |
|
|
(4),(9) |
|
||||||||
26 |
|
|
(5),(10) |
|
||||||||
27 |
|
|
(7),(8) |
|
||||||||
28 |
|
|
(4),(9) |
|
||||||||
29 |
|
|
(5),(10) |
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Похідна в точці |
Центральна скінченна різниця |
Ліва скінченна різниця |
Права скінченна різниця |
|
|
|
|
|
|
|
|