Метод Шихмана
Среди
линейных многошаговых методов абсолютной
устойчивостью обладает метод Гира
второго порядка
и
его реализация с переменным шагом –
метод Шихмана:
,
(3.20)
где
(3.21)
Локальная
погрешность метода Шихмана
(3.22)
пропорциональна
третьей производной, которую можно
аппроксимировать разностной формулой
и
использовать в (3.22) при оценке погрешности.
При
реализации метода Шихмана необходимо
учесть следующее обстоятельство. В
начальный момент времени известен лишь
вектор
.
Поэтому первый шаг интегрирования
следует выполнить неявным методом
Эйлера, который также реализуется
формулой (3.20) при
.
Второй шаг интегрирования можно было
бы выполнить методом Шихмана, однако
оценку погрешности по формуле (3.23) в
этом случае провести еще невозможно.
Значит и второй шаг интегрирования
следует выполнить неявным методом
Эйлера. И лишь начиная с третьего шага
интегрирования, вычисления проводятся
по формулам (3.22), (3.23).
Задание
-
Написать,
отладить и исследовать на задаче,
предложенной преподавателем (перечень
задач приведен ниже), программы
численного решения задачи Коши для
системы обыкновенных дифференциальных
уравнений (явным и неявным методами
Эйлера, методом Шихмана). Вычисления
выполнить для
.
Задачи:
1.
2.
3.
4.
Числа
являются собственными числами симметричной
матрицы
.
Если все
,
то решение системы стремится к точке
покоя (-1; 1; -2). Значения
и
задаются преподавателем.
Содержание электронного отчета
1.
Тексты программ.
2.
Задача, результаты ее решения каждым
методом для
.
25