- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ТОЧНОСТЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
- •2. АППРОКСИМАЦМЯ ФУНКЦИЙ
- •3. ЧИСЛЕННОЕ ИНТЕГРИРОВАНИЕ
- •4. СИСТЕМА ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ
- •5. НЕЛИНЕЙНЫЕ УРАВНЕНИЯ
- •6. СИСТЕМЫ НЕЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ
- •8. КРАЕВАЯ ЗАДАЧА ДЛЯ ОБЫКОВЕННОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
5. (1 |
+e |
x |
)y |
′ |
= |
ex |
|
|
y |
(0)=1, |
x [0,2] |
6. |
|
′ |
|
|
|
|
|
|
+ x |
2 |
, |
|
|
y (1)=1, |
x [1,4] |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
y , |
|
y x = y |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7. |
y′= (y +1)2 lnx, |
|
y (1)=1, |
x [1,2] |
8. |
y′= y −1, |
|
|
|
y (1)= 2, |
x [1,2] |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9. |
y |
′ |
= |
y |
(x |
−1) |
, |
|
y 1 = e, x |
|
1,5 |
10. |
y |
′ |
+ |
|
|
y |
= |
x |
2 |
, |
|
|
y (1) |
= |
1, |
|
x |
|
[1,3] |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
( |
|
) |
|
[ ] |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
11. |
y′= |
|
1+ xy |
, |
|
y |
(1)= 0, |
x [1,3] |
12. |
y′= x |
+ |
2 y |
|
, |
|
|
y (1)=1, |
|
x [1,2] |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x2 |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
13. |
y′= yx, |
|
y (1)=1, |
x [1,2] |
|
14. |
y |
′ |
= |
|
y2 + yx |
, |
|
|
y (1)=1, |
|
|
x [1,2.5] |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
15. |
y′= |
|
1− y +lnx |
, |
|
|
y (1)= 0, |
|
x [1,6] |
16. |
y′ |
= |
|
y + x |
, |
|
|
|
y |
(1)= 0, |
x [1,3] |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
17. (x2 −1)у′= y2 , |
|
y (2)=1, |
x [2,3] |
18. |
xу′+ y = y2 , |
y (1)=5, |
|
x [1,3] |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
19. |
xу′− y = y |
3 |
, |
y |
( |
0 |
) |
= 2, |
x |
0,1 |
20. |
( |
y |
2 |
+1 у |
′ |
= x |
2 |
, |
y (0)=1, |
|
x [0,2] |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[ |
] |
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
21. |
y′− y = ex , y(0)=1, x [0,1] |
|
22. |
xy′−2 y = 2x4, |
y(1)= 0, |
x [1,3] |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
23. |
y′+ |
|
|
y |
|
= x2, |
y(1)=1, |
x [1,4] |
24. |
y′− |
|
|
y |
= − |
|
12 |
, y(1)= 4, |
|
x [1,2] |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
x3 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2x |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.КРАЕВАЯ ЗАДАЧА ДЛЯ ОБЫКОВЕННОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ
Найти численное решение линейной краевой задачи для дифференциального уравнения второго порядка:
1)конечно-разностным методом, используя аппроксимацию производных второго порядка и шаги h = 0.5 и h = 0.1
2)методом прогонки с точностью ε =10−2; шаг h = 0.05.
|
|
y′ |
|
|
|
|
|
y′′+ |
|
+2y = x; |
|
|
|
|
x |
|
|
|||
1. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
′ |
|
y(0.7)= 0.5, |
2y(1) |
|
|||
|
+3y (1)=1.2. |
|||||
2. |
y′′− xy′+2y = x +1; |
|
|
|||
|
|
|
′ |
2, |
y(1.2)=1. |
|
|
y(0.9)−0.5y |
(0.9)= |
||||
3. |
y′′+ xy′+ y = x +1; |
|
|
|||
|
|
′ |
|
y |
′ |
|
|
y(0.5)+2y (0.5)=1, |
(0.8)=1.2. |
||||
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= x |
2 |
; |
|
|
|
|||
4. y′′+2y′− xy |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
y′(0.6)= 0.7, |
|
|
y(0.9)−0.5y′(0.9)=1. |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5. |
y′′+2y′− |
|
|
|
|
= 3; |
|
|
|
|
|||||||||||
|
x |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
y(0.2) |
= 2, |
|
|
|
0.5y(0.5) |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
− y (0.5)=1. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 y |
= x +0.4; |
|
|
|||||||||||
6. |
y′′− y′+ |
|
|
|
x |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
′ |
|
|
y(1.1) |
−0.5y |
|
|
|
2, |
4. |
||||||||||||||
|
(1.1)= |
y (1.4)= |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7. |
y′′−3y′ |
+ |
|
|
|
|
|
|
=1; |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
y(0.4) |
= 2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
y(0.7)+2y (0.7)= 0.7. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
8. |
y′′+3y′− |
|
|
|
|
|
y = x +1; |
|
|
||||||||||||
|
|
x |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
y (1.2)=1, |
|
|
|
2y(1.5)− y (1.5)= 0.5. |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
y′ |
|
|
|
|
|
3y = 2x2; |
|
|
||||||||
|
9. |
y′′ |
− |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
y(1) |
+2y |
|
|
|
|
|
y(1.3)=1. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
(1)= 0.6, |
|
||||||||||||||||
10. |
y′′+1.5y′− xy = 0.5; |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
1, |
y(1.6)= 3. |
||||
|
|
2y(1.3)− y |
(1.3)= |
||||||||||||||||||
|
y′′+2xy′− y = 0.4; |
|
|
|
|||||||||||||||||
11. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
1, |
′ |
2. |
|||
|
2y(0.3)+ y |
(0.3)= |
y (0.6)= |
||||||||||||||||||
12. |
y′′−0.5xy′+ y = 2; |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
=1.2, |
|
|
|
|
|
|
′ |
1.4. |
||||||||||
|
y(0.4) |
|
|
y(0.7)+2y (0.7)= |
|||||||||||||||||
|
|
|
2 y′ |
|
−3y = 2; |
|
|
|
|||||||||||||
|
y′′+ |
|
x |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
13. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
y (0.8)=1.5, |
|
2y(1.1)+ y (1.1)= 3. |
14
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
y′+ |
y = x; |
|
|||
14. |
y′′+2x |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
y(0.8)= 3. |
||
|
|
2y(0.5)− y (0.5)=1, |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15. |
y′′−3xy′+2y =1.5; |
|
|||||||||||||||||
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5y(1) |
′ |
|||
|
|
y (0.7)=1.3, |
|
+ y (1)= 2. |
|||||||||||||||
16. |
y′′+2xy′−2y = 0.6; |
|
|||||||||||||||||
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|||
|
|
y (2)=1, |
0.4y(2.3)− y (2.3)=1. |
||||||||||||||||
|
|
|
y′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
y′′+ |
|
|
|
|
|
|
− |
0.4y = |
2x; |
|
|||||||||
|
|
x |
|
|
|
||||||||||||||
17. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
′ |
||
y(0.6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
−0.3y |
(0.6)= 0.6, |
y (0.9)=1.7. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
18. |
y′′− |
|
|
|
|
+0.8y = x; |
|
||||||||||||
|
2x |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
′ |
|
|
|
y(1.7)+1.2y |
(1.7)= 2, |
y (2)=1. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
y′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
19. |
y′′− |
|
|
|
|
|
|
+ xy |
= 2; |
|
|
|
|||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
y(0.8)=1.6, |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
3y(1.1)−0.5y (1.1)=1. |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
1 |
|
|
|
20. |
y′′ |
+2y′− |
|
= |
|
; |
|
|
|||||||||||
x |
x |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
y(1.2)= 0.8. |
|
0.5y(0.9)+ y (0.9)=1, |
||||||||||||||||||
21. |
y′′−0.5xy′+ y = 2; |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
y(0.4)=1.2, |
y(0.7)+2y (0.7)=1.4. |
|||||||||||||||||
22. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
; |
|
y′′+2y′− xy = x |
|
|
|||||||||||||||||
|
y′(0.6)= 0.7, |
y(0.9)−0.5y′(0.9)=1. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
y′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
y′′+ |
|
|
|
|
|
|
− |
0.4y = |
2x; |
|
|||||||||
|
|
x |
|
|
|
||||||||||||||
23. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
′ |
||
y(0.6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
−0.3y |
(0.6)= 0.6, |
y (0.9)=1.7. |
|||||||||||||||||
|
y′′− xy′+2y = x +1; |
|
|||||||||||||||||
24. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|
|
|
y(1.2)=1. |
||
|
y(0.9)−0.5y (0.9)= 2, |
15
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Турчак Л.И., Плотников П.В. Основы численных методов: Учебное пособие - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 304 с.
2.Бахвалов Н.С. , Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы.- М.:
Наука, 2011. – 636 с.
3.Березин И.С. , Жидков Н.П. Методы вычислений. Т.1.- М.: Физматгиз, 1962. – 464с.
4.Воробьева Г.Н., Данилова А.Н. Практикум по вычислительной математике.- М.: Высшая школа, 1990. – 209с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………….. 3
1. ТОЧНОСТЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА……… 4
2.АППРОКСИМАЦМЯ ФУНКЦИЙ………………………………. 5
3.ЧИСЛЕННОЕ ИНТЕГРИРОВАНИЕ……………………………. 8
4. |
СИСТЕМА ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ |
9 |
5. |
НЕЛИНЕЙНЫЕ УРАВНЕНИЯ………………………………….. |
11 |
6. |
СИСТЕМЫ НЕЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ…………………… |
11 |
7. |
ЗАДАЧА КОШИ ДЛЯ ОБЫКНОВЕННОГО |
|
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ………………………… |
12 |
|
|
|
|
8. |
КРАЕВАЯ ЗАДАЧА ДЛЯ ОБЫКОВЕННОГО |
|
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ………………………… |
13 |
|
|
|
|
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………… |
16 |
16
ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторным работам для студентов специальности 24.05.02
«Проектирование авиационных и ракетных двигателей» всех форм обучения
Составители:
Хвостов Анатолий Анатольевич, Ряжских Александр Викторович, Соболева Елена Александровна
Издается в авторской редакции
Компьютерный набор А. В. Ряжских
Подписано к изданию 09.12.2021. Уч.-изд. л. 1,0.
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84