metodichka_chm_chast_1
.pdf
|
|
l |
l |
|
|
|
|
l |
|
|
|||||||
|
|
|
||||||
n |
|
n |
|
|
n |
|||
|
|
l |
l |
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
n |
|
n |
|
|
|
n |
(
(
31
|
l |
|
|
l |
æ |
|
|
1 |
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
n |
|
n ) |
ç1 |
- |
|
÷ |
=- = |
(@ M),- |
,...l , , 2, 1 |
y |
y |
y |
||
|
2s |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
è |
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
l |
|
s |
|
) |
|
= |
- M . |
-,...l=, @2, 1 - , y1 |
y2 |
y |
R |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
n |
|
|
n ) ( |
|
|
|
4.2. Оценк а |
|
ло к а льно й п о греш но ст и п о п ра ви лу Рунге |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
М е то д |
Рунге |
|
пр а кти ч е ско й |
о це нки |
ло ка льно й |
по гр е шно сти |
являе тся |
|||||||||||||||||||||||||||
на и б о ле е |
|
р а спр о стр а не нным, хо тя и |
не |
са мым |
эффе кти вным ме то до м. |
Он |
||||||||||||||||||||||||||||
за клю ч а е тся в то м, |
ч то по |
о дно й и |
то й же выб р а нно й выч и сли те льно й фо р муле |
|||||||||||||||||||||||||||||||
сч и та ю тся два |
|
пр и б ли ж е ни я к р е ше ни ю в о дно й |
то ч ке , |
но с р а зными |
ша га ми . |
|||||||||||||||||||||||||||||
Ср а вне ни е |
|
|
|
эти х |
|
|
двух |
|
|
|
пр и б ли ж е нных |
зна ч е ни й |
по зво ляе т |
по луч и ть |
||||||||||||||||||||
а по сте р и о р ную |
|
о це нку по гр е шно сти . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Об о зна ч и м ч е р е з y1 |
р е ше ни е , по луч е нно е |
по выб р а нно й р а сч е тно й фо р муле |
||||||||||||||||||||||||||||||||
ти па (4),(5) в то ч ке |
|
|
x1 |
= x0 |
+ h . Г ла вный ч ле н ло ка льно й по гр е шно сти о б о зна ч и м |
|||||||||||||||||||||||||||||
ч е р е з ψ x0 |
y0 )(hs+,1 , по дч е р кнув те м са мым, ч то |
р е ше ни е по луч е но |
и з то ч ки |
x0 : |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=+ψ - |
0 )0h0s+,1y. (x (1 |
y ) |
h y x |
|
|
|
|
|
|
|
(98) |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆ |
р е ше ни е , |
по луч е нно е |
по |
пр а ви лу (4,5) в то ч ке |
x0 |
+ h |
, |
||||||||||||
Об о зна ч и м ч е р е з y |
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
гла вный ч ле н по гр е шно сти ко то р о го |
р а ве н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
æ |
|
|
|
h ö |
|
|
|
|
|
ψ y |
|
æ h ös+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(99) |
|
|||||||||
yç x |
|
|
|
|
÷ 0 |
|
|
|
|
y0 )(çx0 |
,÷ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
+ |
|
|
- ˆ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
è |
|
2 |
ø |
|
|
|
|
|
è 2 ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
И з то ч ки |
|
x0 + |
h |
|
выч и сли м пр и б ли ж е ни е |
|
|
1 |
к р е ше ни ю |
в то ч ке |
|
x0 + h |
с |
|||||||||||||||||||||
|
|
y |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по гр е шно стью |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ˆ( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ψ |
æ |
|
|
h |
, yˆ |
öæ h |
ös+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
ç x |
+ |
|
|
÷ç=+ h÷ y-,x |
|
|
|
|
|
|
|
(100) |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
где |
|
y(x) – то ч но е |
è0 0 |
|
|
|
1øè 2 |
ø |
|
|
|
|
|
|
|
усло ви ю |
|
|
|
|||||||||||||||
|
р е ше ни е |
ур а вне ни я (1), удо вле тво р яю щ е е |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
ˆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˆ æ |
+ |
h |
ö |
= |
ˆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
yç x |
|
|
|
÷ |
|
|
y . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
è |
|
2 ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если в ка ч е стве пр и б ли же ни я к р е ше ни ю |
в то ч ке |
x |
пр и нять |
|
1 , |
то со гла сно |
|||||||||||||||||||||||
y |
|||||||||||||||||||||||||||||
пр а ви лу Рунге [6] гла вна я ч а сть по гр е шно сти |
ме то да |
на |
двух по сле до ва те льных |
||||||||||||||||||||||||||
ша га х h |
2 |
р а вна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y1 0 |
y1s - y)11. |
h2(y-)x |
=+ |
( (- |
) |
|
|
|
|
|
(101) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
В ыч и сле нно е |
|
пр и б ли же нно е зна ч е ни е |
|
|
1 |
мо жно |
уто ч ни ть, пр и б а ви в к не му |
||||||||||||||||||||||
|
y |
||||||||||||||||||||||||||||
ве ли ч и ну гла вно го |
ч ле на по гр е шно сти , то е стьпо ло ж и в |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y1 |
y1s - y1)11. |
y2(1 -y) x @+ |
( = |
( |
) |
|
|
|
|
(102) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
То гда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
h |
|
O) . y ( y x ( ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(103) |
|||||||||||||
|
1 |
- 1 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
s+2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
В да нно м |
спо со б е |
о це нки |
по гр е шно сти |
фо р мула |
Рунге -Кутта (4,5) |
||||||||||||||||||||||||
пр и ме няе тся тр и |
|
р а за |
и |
тр е б уе тся |
3q −1 |
|
выч и сле ни й |
пр а во й ч а сти |
fy)(x, |
||||||||||||||||||||
ди ффе р е нци а льно го |
|
|
ур а вне ни я (1), |
по это му |
пр и |
сло жных |
и тр удо е мки х |
для |
|||||||||||||||||||||
выч и сле ни я пр а вых ч а стях это тспо со б вле ч е тб о льши е |
выч и сли те льные за тр а ты. |
||||||||||||||||||||||||||||
|
4.3. Оценк а |
|
|
ло к а льно й п о греш но ст и |
на |
о сно век о м б и на ци и м ет о до в |
|||||||||||||||||||||||
|
|
ра зно го п о рядк а т о чно ст и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Э то т ме то д, |
та к |
ж е |
ка к и ме то д |
о це нки по гр е шно сти |
Рунге , |
о сно ва н |
на |
||||||||||||||||||||||
ср а вне ни и |
двух пр и б ли ж е нных зна ч е ни й р е ше ни я в о дно й |
то ч ке , |
то лько |
эти |
|||||||||||||||||||||||||
зна ч е ни я выч и сляю тся по |
фо р мула м ти па |
(4),(5) |
р а зных по р ядко в то ч но сти с |
о дни м и те м ж е ша го м.
Пустьвыб р а ныдва ме то да ти па Рунге -Кутта р а зных по р ядко в. Оди н ме то д
по р ядка |
p : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1p |
= |
0 |
+ å i ki p, y |
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(104) |
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
) |
æ |
α , |
|
i−1 |
ö |
, , |
|
=y h |
|
x hf |
k y kx hf |
|
|
|
ç |
0 |
+ = β |
k +,÷ |
1 |
0 i |
|||||||
|
|
|
|
|
ç |
|
å |
0 j ÷iij |
0 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
è |
|
|
j=1 |
ø |
|
|
|
|
|
|
др уго й – по р ядка |
s : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
~ |
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
= |
|
r |
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(105) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 |
0 |
+ å ~i ki p, y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1
33
где
~ (
Пусть
име е тви д
ρ1
|
), |
~ |
æ |
|
α |
|
|
i−1 |
~ |
~ |
ö |
|
|
|
|
|
|
|
, |
ç |
|
, |
|
|
÷ |
|
=y h |
|
x hf |
|
k y kx hf |
||||||
|
|
|
ç |
|
|
|
0 |
å |
|
0 j ÷iij |
1 |
0 |
0 i |
|
|
|
|
|
|
, |
|
è |
|
|
|
|
j=1 |
|
|
ø |
|
|
|
|
ρ |
|
фо р мулы (105) |
> |
³ r .p Тоr sгда |
о це нка ло ка льно й по гр е шно сти |
s |
|||||||||||||||
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 =+ |
|
p+1 |
y |
ss |
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(h- yO) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и ли , о ста вляя то лько |
ч ле ныгла вно го по р ядка , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
ρ |
|
@ y1 - ys1s . |
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(106) |
|
|
|||||||
По луч е нна я о це нка по гр е шно сти |
(106) тр е б уе т r + r -1 выч и сле ни й пр а во й |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ч а сти ур а вне ни я (1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Если ко эффи ци е нтыв фо р мула х (104) и (105) та ко вы, ч то |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
~ |
, |
|
|
|
|
~ |
|
|
~ |
,2, 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(107) |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
βij |
=iα=β iij α,...i,=r, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
то i = |
~ |
= |
|
|
|
|
~ |
|
дляk i |
лоk |
ка льно й по гр е шно сти |
(13?) |
по луч а е тся выр а же ни е |
|
|
||||||||||||||||||||
i |
|
,..., r, ,2,и1 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
ви да |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρ |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
r |
|
y |
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(108) |
|
|
|||
|
|
|
|
|
@= å-i ki q. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ss |
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
= |
|
|
− |
~ |
= |
|
~ |
|
|
|
|
|
i , |
~ |
+1,..., r |
|
|
rii |
i |
i p |
q |
|
r |
i |
qp |
p |
|||||||
|
|
|
|
|
,..., , , 2, 1 = |
|
= i |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
В е ли ч и на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
r |
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
å i |
|
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(109) |
|
|
||||
|
=E |
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на зыва е тся |
ко нтр о льным |
ч ле но м. |
|
И спо льзо ва ни е |
|
ко нтр о льных |
ч ле но в |
для |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
ко мб и на ци й |
|
спе ци а льно |
по до б р а нных |
|
фо р мул |
по зво ляе т |
уме ньши ть |
по |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
ср а вне ни ю |
с |
|
пр а ви ло м Рунге |
(102) и |
о це нко й |
(106) ко ли ч е ство |
выч и сле ни й |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
пр а во й ч а сти ур а вне ни я (1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Пр и ме р 1. Ко мб и на ци я не за ви си мых фо р мул. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Для ме то да тр е тье го |
по р ядка |
s (= |
, 3r |
= 3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
( |
+ 3=K3 ),+K 1y 1 |
y 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(110) |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
( |
|
|
|
|
), |
|
æ |
|
1 |
|
|
1 |
|
ö |
|
|
æ |
2 |
|
|
2 |
|
|
ö |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
, |
|
|
ç |
|
|
|
|
, |
+= |
|
|
÷, |
+ |
ç= |
|
|
, |
+= |
|
|
K2 |
÷ ,+y h0 |
x |
0 hf |
3K |
1K |
||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
3 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
|
3 |
|
ø |
|
|
è |
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34 |
|
|
|
|
|
фо р мула ко то р о го |
|
пр и на дле ж и т |
|
двухпа р а ме тр и ч е ско му се ме йству (27) и |
|
||||||||||||||||||
со о тве тствуе т зна ч е ни е м |
α2 |
= |
1 |
, α3 |
|
= |
|
2 |
, о ста то ч ный |
ч ле н |
о це ни м с по мо щ ью |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
||||||
ме то да тр е х во сьмых (33) ч е тве р то го |
по р ядка |
p = |
r = ) 4( |
, 4 |
|
||||||||||||||||||
1 ( |
|
|
3 |
3 |
+ K4 ),+K |
3 |
|
|
|
+K=2 |
K+1y 1 |
y 0 |
|
(111) |
|
||||||||
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( , |
), |
|
æ |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
ö |
|
|
|
|
|
|||||||
|
ç |
|
|
|
|
|
, |
+= |
|
K1 ÷, +y 0h |
= x 0 |
hf |
21K 0y K0x hf |
|
|||||||||
|
|
3 |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
è |
|
|
|
|
3 |
|
ø |
|
|
|
|
|
|||||||
æ |
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
ö |
|
|
|
|
|
(+ |
|
|
+ K31 )-. K2=+ K y+ h0 x 0hf |
4K 2K |
||
ç |
|
|
, |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
÷,-= |
|
|
|
|
|
, |
|
||||
3 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
За ме ч а ни е . Если о це ни ва ть по гр е шно сть ме то да (110) |
по пр а ви лу Рунге , |
то |
|
тр е б уе тся 8 о б р а щ е ни й к |
пр а во й ч а сти |
fy)(x,вме сто пяти |
по |
р а ссмо тр е нно му в пр и ме р е |
1 ме то ду. |
|
|
Пр и ме р 2. Ко мб и на ци я спе ци а льно |
по до б р а нных фо р мул. |
|
|
М е то ды(30) |
|
|
|
1 |
( |
4 + K3 ),+K2= K+1y 1 y 0 |
6 |
|
|
( , |
), |
æ |
ç x |
||
|
|
è |
и (22) |
|
|
= + yK21, |
y |
0 |
h |
K |
|
ö |
hf , y0 |
=+K |
1 |
÷y0 K+x hf 21(= |
2 |
2 |
ø |
( , ), |
æ |
h |
|
K |
ö |
|
ç x hf , y0 |
=+K 1 |
÷y0,K+x hf 21 |
= |
|||
|
è |
2 |
|
2 |
ø |
|
удо вле тво р яю тусло ви ю |
(107), пр и |
это м = |
= |
|||
(109) за пи сыва е тся в ви де |
|
|
|
|
|
|
(112)
, + 2K=-), K +, y h K x hf
0 0 2 1 3 0 0
(113)
00
=, 3~r = 2,.p2r Ко3нтр, s о льный ч ле н
|
1 |
( |
2 =+ K1 3 ) -EK2 K |
|
||
6 |
|
|||||
|
|
|
|
|
||
и и ме е тпо р ядо к O(h3 ) . |
|
|
||||
Пр и ме р 3. Ко мб и на ци я спе ци а льно по до б р а нных фо р мул. |
||||||
Ста нда р тный ме то д Рунге -Кутта ч е тве р то го |
по р ядка (32) |
|||||
1 |
( |
2 |
2 + K4 ) +K 3 +K2= K+1y |
1 y 0 |
||
6 |
|
|
|
|
(114)
(115)
( , ),
= ( + ,
|
|
|
|
|
|
35 |
æ |
h |
|
K |
|
ö |
æ |
ç x hf , y |
|
=+K |
1 |
÷y, K+x hf Kç=x |
||
è |
2 |
0 |
2 |
ø0 |
21è |
+ K ), y h K x hf
3 4 0 0
|
h |
|
|
K |
2 |
ö |
|
hf |
, y |
=+ |
|
÷, + |
|
|
2 |
|||||
0 |
2 |
0 3 0 |
|
ø0 |
и |
ме то д |
вто р о го |
по р ядка |
(22) |
удо вле тво р яю т усло ви ю |
(107), |
пр и |
это м |
||||||
= |
= |
|
= |
, 4r = 2,.p2rКо4нтр, s о льный ч ле н (109) за пи сыва е тся в ви де |
|
|
||||||||
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
( |
4 |
2 |
+ K4 )=+K 31 |
-EK2 |
K |
|
|
(116) |
|
||
|
6 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
и и ме е тпо р ядо к O(h3 ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
За ме ч а ни е . |
Если о це нку по гр е шно сти ме то да (22) пр о во ди тьпо пр а ви лу Рунге , |
|||||||||||||
|
|
|
|
то |
по тр е б уе тся пять о б р а щ е ни й к |
пр а во й |
ч а сти |
и схо дно го |
||||||
|
|
|
|
ур а вне ни я. В |
пр и ме р е |
2 для та ко й |
о це нки |
до ста то ч но |
тр е х |
|||||
|
|
|
|
о б р а щ е ни й, в пр и ме р е |
3 – двух о б р а щ е ни й к пр а во й ч а сти . |
|
||||||||
|
4.4. Вло женны ем ет о ды |
о ценк и |
ло к а льно й п о греш но ст и |
|
|
|||||||||
|
В ло же нные ме то дыо це нки ло ка льно й по гр е шно сти р е ше ни я за да ч и Ко ши – |
|||||||||||||
это |
ме то ды, |
о сно ва нные |
на |
ко мб и на ци и пр и б ли ж е нных ме то до в по р ядка |
p и |
p +1. |
Ка к и в пр е дыдущ е м пункте, два пр и б ли ж е нных зна ч е ни я р е ше ни я в о дно й |
|||||||||||||||||
то ч ке |
по зво ляю тпо луч и ть по гр е шно сть и нте гр и р о ва ни я ме то да |
по р ядка |
p . |
Н о |
||||||||||||||
вло же нные |
ме то ды – это |
та ки е |
ме то ды, |
в |
ко то р ых ме то д |
p -о го |
по р ядка |
|||||||||||
по луч а е тся |
ка к |
“по б о ч ный |
пр о дукт” |
ме то да |
p(+ )1-о го |
по р ядка . |
Если |
в |
||||||||||
пр е дыдущ е м пункте |
б р а ли сь два |
са мо сто яте льных |
ме то да |
ти па |
Рунге -Кутта |
|||||||||||||
(4),(5), в ко то р ых ко эффи ци е нты α , β , pqi i о прij |
е де ляли сь и з усло ви я ми ни мума |
|||||||||||||||||
по гр е шно сти |
на |
ша ге , то во |
вло же нно м ме то де |
б е р е тся о ди н ме то д ти па Рунге - |
||||||||||||||
Кутта по р ядка |
p +1. Для это го ме то да выч и сляю тся не о б хо ди мые зна ч е ни я ki (h) и |
|||||||||||||||||
с и х по мо щ ью |
по дб и р а е тся но вый |
пр и б ли ж е нный |
ме то д по р ядка |
p , |
ко то р ый, |
|||||||||||||
е сте стве нно , |
уж е |
не |
ми ни ми зи р уе т по гр е шно сть на |
ша ге и |
в это м смысле |
не |
||||||||||||
являе тся ме то до м Рунге -Кутта . Алге б р а |
по луч е ни я |
та ки х ме то до в до ста то ч но |
||||||||||||||||
гр о мо здка , о со б е нно |
для ме то до в |
по р ядка |
p > 4 , |
о дна ко |
за |
1967-1969 |
го ды |
|
|
|
|
|
|
36 |
|
|
|
|
|
И нгле ндо м, |
Си нта ни и |
Ф е льб е р го м б ыло |
по луч е но |
мно же ство |
та ки х ме то до в. |
||||||
Н и ж е пр и ве де ныпр о сте йши е |
пр и ме р ывло же нных ме то до в. |
|
|
||||||||
За ме ч а ни е . |
И но гда в |
ка ч е стве |
“по б о ч но го пр о дукта ” б е р ут ме то д |
по р ядка |
|||||||
|
ме ньше , |
ч е м |
p . |
В |
это м |
случ а е |
выч и сли те льные |
фо р мулы |
|||
|
зна ч и те льно упр о щ а ю тся (см. пр и ме р 1). |
|
|
||||||||
Пр и ме р 1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ста нда р тный ме то д Рунге -Кутта ч е тве р то го |
по р ядка (32) |
|
|
||||||||
|
1 ( |
2 |
2 |
+ K4 ) +K 3 |
+K2= |
K+1y 1 |
y 0 |
(117) |
|||
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по зво ляе то це ни тьме то д вто р о го |
по р ядка |
|
|
|
|
|
|
1 |
( |
|
2 |
2 − K4 ).+K3 |
+K2 =− K 1+ y 1 y 0 |
|
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
Ко нтр о льный ч ле н за пи сыва е тся в ви де |
|
||||||
2 ( |
|
|
|
3 − K=4 )−, K 1 E− K2 K |
|
||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
и ме е тпо р ядо к O(h3 ) |
и и зве сте н ка к ко нтр о льный ч ле н Его р о ва . |
||||||
Пр и ме р 2. |
|
|
|
|
|
||
М е то д Рунге -Кутта тр е тье го |
по р ядка (30) |
||||||
1 ( |
|
4 + K3 ) +K2= K+1y 1 y 0 |
|||||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
по зво ляе то це ни тьме то д вто р о го |
по р ядка (20) |
||||||
|
1 |
( |
+ K=3 ). K+1y 1 y 0 |
|
|
||
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
Ко нтр о льный ч ле н и ме е тпо р ядо к O(h3 ) |
и за пи сыва е тся в ви де |
||||||
1 ( |
|
|
2 + K1 3 )E.−K2 =K− |
|
|
||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Пр и ме р 3. |
|
|
|
|
|
||
Пяти ч ле нна я |
фо р мула |
ме то да |
Рунге -Кутта ч е тве р то го |
||||
пр е дло же нна я М |
е р со но м, |
|
|
|
(118)
(119)
(120)
(121)
(122)
по р ядка ,
1 |
( |
4 + K5 ),+K4= K+1y 1 y 0 |
(123) |
|
6 |
||||
|
|
|
где
( , |
), |
|
æ |
h |
, y |
Kç x |
hf |
|
è |
2 |
4 0 |
|
|
|
|
|
|
37 |
æ |
h |
|
K |
|
ö |
æ |
ç x hf , y |
|
=+K |
1 |
÷y, K+x hf Kç=x |
||
è |
3 |
0 |
3 |
ø0 |
21è |
K |
1 |
|
3 |
ö |
|
æ |
, y |
|
h |
|
- |
|
=+÷, |
+ |
ç |
|
|||
8 |
|
|
|||||||
0 8 |
ø |
|
è |
|
0 |
|
по зво ляе то це ни тьме то д тр е тье го по р ядка
|
|
h |
|
|
|
K |
1 |
|
K |
|
ö |
|
|
|
hf , y |
|
+ |
|
|
2=÷+, |
+ |
||||||
|
6 |
|
|
||||||||||
0 |
|
3 |
0 |
3 0 |
0 |
6 |
ø |
|
|||||
K |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
ö |
|
|
||
|
|
1x0 |
|
hfKK3 3 +52K4 |
÷-, =+ |
(124)+ |
|||||||
|
|
2 |
|||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
1 |
( |
|
+ 23K5 )+. 4K4 + |
K=3 |
+K 1 y |
1 y 0 |
|
(125) |
|
|
10 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ко нтр о льный ч ле н по р ядка O(h4 ) в да нно м случ а е за пи сыва е тся в ви де |
|||||||||||
|
1 |
( |
|
|
|
82 - 9K=5 ).+K41 E -K3 |
K |
|
|
|
(126) |
30 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пр и ме р 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ш е сти ч ле нна я фо р мула ме то да Рунге -Кутта |
пято го |
по р ядка , |
по стр о е нна я |
||||||||
И нгле ндо м, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
( |
+125K6 )+, |
K1625+ |
K=4 |
35+K 1 y141 |
y (127)0 |
|
|
|
336 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где
( , |
), |
æ |
|
|
ç x |
|
|||
|
|
è |
|
|
( |
|
, |
|
|
æ |
h |
1 |
( |
|
Kç x |
hf , |
|
||
625 |
||||
è |
5 |
|
h |
|
|
K |
|
ö |
|
æ |
|
h |
|
|
K |
1 |
|
|
K |
|
ö |
|
|
|
|
|
|||
hf , y |
|
=+K |
1 |
÷y, K+x hf Kç=x |
hf , y |
|
|
|
+ |
|
|
2=÷+, |
|
+ |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
2 |
0 |
2 |
ø0 |
|
21è |
0 |
2 |
0 3 0 |
4 0 4 |
ø |
|
|
|
|
|
|||||||||||
), |
|
|
|
æ |
|
2 |
|
7 |
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
K4 |
ö |
(128)K2 + |
K 1 + |
y h0 |
|
|
|
2 |
|
ç |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
÷+, |
= |
||||||
|
|
|
3 |
27 |
|
|
27 |
|
|
|
27 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
è |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ö |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 378K5+)ø÷ |
, |
|
|
54K4+ |
|
K3 -546 |
K2 |
-=K1251 |
+ |
да е то це нку для ме то да ч е тве р то го |
по р ядка |
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 |
( |
4 + K4 ) +K 3= |
K+1y 1 |
y 0 |
|
(129) |
|
||
|
|
6 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
в ви де ко нтр о льно го ч ле на по р ядка |
O(h5 ) |
|
|
|
||||||||
|
1 |
( |
|
|
|
|
|
|
+125K6 )+. K1625- |
K1 4-E= 21 K3- |
(130)224K |
42 |
336 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
За ме ч а ни е . |
|
М |
е то ды, пр и ве де нные |
в пр и ме р а х 1-4, по зво ляю туме ньши тьч и сло |
||||||||
|
|
|
о б р а щ е ни й |
к пр а во й |
ч а сти и схо дно го ур а вне ни я по |
ср а вне ни ю |
с |
|||||
|
|
|
те м, ко то р о е |
и ме е тме сто |
пр и по льзо ва ни и пр а ви ло м Рунге : |
|
||||||
|
|
|
пр и ме р 1 – ме то д вто р о го |
по р ядка , ч е тыр е |
о б р а щ е ни я вме сто пяти ; |
|||||||
|
|
|
пр и ме р 2 – ме то д вто р о го |
по р ядка , тр и о б р а щ е ни я вме сто пяти ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
38 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пр и ме р 3 – ме то д тр е тье го |
по р ядка , пятьо б р а щ е ни й вме сто во сьми ; |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
пр и ме р 4 |
– ме то д ч е тве р то го |
по р ядка , |
ше сть о б р а щ е ни й вме сто |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
о ди нна дца ти . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
4.5. М ера п о греш но ст и |
п ри б ли женно го реш ени я |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
В ыше |
|
|
р а ссма тр и ва ли сь |
пр а кти ч е ски е |
спо со б ы |
о це нки |
гло б а льных |
и |
|||||||||||||||||||||||||||||||
ло ка льных а б со лю тных по гр е шно сте й р е ше ни я, ко то р ые |
ле ж а тв о сно ве мно ги х |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
а лго р и тмо в |
по луч е ни я |
пр и б ли ж е нных |
р е ше ни й |
с |
на пе р е д |
за да нно й |
ве р хне й |
||||||||||||||||||||||||||||||||
гр а ни це й |
|
по гр е шно сти . |
Одна ко |
б ыва ю т си туа ци и , |
ко гда за да ни е |
а б со лю тных |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
по гр е шно сте й р е ше ни я не то лько |
не р а зумно , |
но и пр и во ди тк пр и нци пи а льно й |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
не во змо жно сти |
по луч е ни я |
|
р е ше ни я на |
да нно й |
Э В М . |
В |
са мо м |
де ле , пусть |
|||||||||||||||||||||||||||||||
до пусти ма я |
|
а б со лю тна я по гр е шно сть |
р а вна |
|
|
10−k , |
а |
ма кси ма льно е |
зна ч е ни е |
||||||||||||||||||||||||||||||
р е ше ни я |
– |
10− p . То гда |
для |
|
то го , |
ч то б ы тр е б уе ма я |
то ч но сть б ыла |
до сти гнута , |
|||||||||||||||||||||||||||||||
ко ли ч е ство |
и спо льзуе мых |
|
пр и |
выч и сле ни ях де сяти ч ных |
зна ко в t |
до лжно |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
удо вле тво р ятьне р а ве нству |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
> |
|
+ pt . k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(131) |
|
|||||||||
Оч е ви дно , ч то |
зна ч е ни е |
|
|
t |
мо же тпр е взо йти |
дли ну р а зр ядно й се тки Э В М |
и |
||||||||||||||||||||||||||||||||
выч и сле ни я ста нутне во змо жны. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
По до б ные |
си туа ци и |
|
не |
во зни ка ю т, |
|
|
ко гда |
за да е тся |
не |
а б со лю тна я, |
а |
||||||||||||||||||||||||||||
о тно си те льна я |
по гр е шно сть |
пр и б ли ж е нно го |
р е ше ни я. |
Одна ко |
пр и |
за да нно й |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
о тно си те льно й |
по гр е шно сти |
на до |
сле ди ть, |
ч то б ы пр и б ли же нно е |
р е ше ни е |
не |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
о б р а щ а ло сь в нуль, |
ве р не е , |
|
ч то б ы пр и б ли ж е нно е |
р е ше ни е не |
по па да ло |
в ма лую |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
о кр е стно стьнуля. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Б о ле е |
|
|
|
ги б ки м |
и нстр уме нто м, |
ч е м |
|
|
а б со лю тна я |
и |
о тно си те льна я |
||||||||||||||||||||||||||||
по гр е шно сти , |
|
являе тся ме р а |
|
|
по гр е шно сти . |
М |
е р о й по гр е шно сти |
пр и б ли ж е нно го |
|||||||||||||||||||||||||||||||
р е ше ни я на зыва е тся ди скр е тна я функци я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
( |
|
|
) − y |
|
|
|
|
y x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Vn = |
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
n |
|
|
q p , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(132) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
yn |
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где q – |
не ко то р о е |
по ло жите льно е ч и сло , |
выб и р а е мо е |
с уч е то м о со б е нно сте й |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
р е ша е мо й за да ч и ; p = 0 пр и |
|
yn |
|
≤ q ; p = 1 пр и |
|
yn |
|
> q . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
39 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л е гко ви де ть, ч то пр и |
|
|
yn |
|
£ q ме р а |
по гр е шно сти Vn со впа да е тс а б со лю тно й |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
по гр е шно стью |
пр и б ли ж е нно го |
|
|
р е ше ни я, |
а |
|
пр и |
|
|
yn |
|
> q |
– с |
е е |
взве ше нно й |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
о тно си те льно й по гр е шно стью . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
За ме ч а ни е 1. |
Н а пр а кти ке |
и де я р а ссмо тр е ни я ме р ы по гр е шно сти |
р е а ли зуе тся |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
сле дую щ и м о б р а зо м. Пусть ε |
|
|
,ε О т н ) |
–( на) Аиб сб о льши е |
до пусти мые |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
зна ч е ни я |
|
|
|
|
а б со лю тно й |
|
и |
|
|
о тно си те льно й |
по гр е шно сте й |
||||||||||||||||||||||||
|
со о тве тстве нно . |
|
|
То гда |
сч и та ю т, |
ч то |
ме р а |
|
по гр е шно сти |
|||||||||||||||||||||||||||
|
удо вле тво р яе тза да нным тр е б о ва ни ям, е сли выпо лняе тся усло ви е |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
где |
|
|
|
n |
|
£ |
|
|
|
|
yn |
|
|
+ μ ,ε |
ν |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(133) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ì |
если |
|
y |
n |
|
£ q, |
|
|
|
ì0,( А б с) |
, если |
|
yn |
|
|
|
£ |
q, |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ïε |
|
|
|
|
|
|
|
(134) |
||||||||||
|
ν = í |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
μ = |
í |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
yn |
|
|
|
|
если |
|
yn |
|
> q. |
|
|
|
|
0, |
|
|||||||||||
|
ïε (О т н ) , если |
|
|
|
> q, |
ï |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
î |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
î |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
За ме ти м, ч то |
|
|
е сли в не ко то р о й то ч ке |
|
|
xn |
ве р но |
р а ве нство |
|
yn |
|
= 1, |
то |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
о тно си те льна я и а б со лю тна я по гр е шно сти пр и б ли ж е нно го |
|
р е ше ни я |
||||||||||||||||||||||||||||||
в это й то ч ке |
со впа да ю т. По это му ч а сто за да ю то дно |
зна ч е ни е |
ε (0) |
и |
||||||||||||||||||||||||||||
пр о ве р яю твыпо лне ни е |
|
усло ви я (133), где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
ì |
если |
|
y |
|
|
|
£ , 1 |
|
ì 0(,0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ν = í |
(0) |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
μ = íε |
|
если, |
|
|
yn |
£ , 1 |
|
|
(135) |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
если, |
|
|
yn |
> |
, 1 |
если |
yn |
|
. 1 |
|
0, |
|
|
|||||||||||||||||||
|
îε |
|
|
|
|
î |
|
|
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
За ме ч а ни е 2. O |
пр и б ли же нно м р е ше ни и |
с |
на пе р е д |
за да нным ч и сло м ве р ных |
||||||||||||||||||||||||||||
зна ко в. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пусть тр е б уе тся по стр о и ть пр и б ли ж е нно е р е ше ни е , и ме ю щ е е |
m |
|||||||||||||||||||||||||||||||
ве р ных зна ко в |
|
пр и за пи си |
в |
де сяти ч но й |
си сте ме |
сч и сле ни я. |
||||||||||||||||||||||||||
Пр е дпо ло ж и м, |
ч то |
зна ч е ни е |
yn |
|
и ме е т по р ядо к |
p , |
то гда |
о но |
||||||||||||||||||||||||
пр е дста ви мо |
в ви де |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
n |
1 |
|
p 1 |
|
|
|
2 |
|
p |
2 |
|
m |
m−1 |
|
− |
|
|
a1 ¹ )−.0 |
+( |
a...× |
(136)+ 10+ |
a |
× ...y + =a × 10 |
|||||||||
Н а по мни м, |
ч то |
|
ци фр а |
ak |
сч и та е тся |
ве р но й, е сли |
а б со лю тна я |
|||||||||||||||||||||||||
по гр е шно сть не |
|
пр е во схо ди т |
110 p−k . |
Если |
мы хо ти м |
и ме ть |
m |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ве р ных |
зна ко в, то |
не о б хо ди мо |
по тр е б о ва ть, |
ч то б ы а б со лю тна я |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
по гр е шно стьпр и б ли же нно го |
р е ше ни я удо вле тво р яла не р а ве нству |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( n ) − yn |
|
|
|
≤y |
1 |
10 p−m |
|
|
|
|
(137) |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Пр и это м о тно си те льна я по гр е шно стьне б уде тза ви се тьо тпо р ядка |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
p : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( n ) − yn |
|
|
|
y |
|
1x |
101−m |
|
|
|
|
(138) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
≤ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
yn |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
И та к, |
ч то б ы на йти |
пр и б ли ж е нно е |
р е ше ни е с |
ве р ными зна ка ми , |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
нуж но |
|
|
и ска ть зна ч е ни е |
|
|
|
ша га |
и нте гр и р о ва ни я и з усло ви я (138) и |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
пр и это м сле ди ть, ч то б ы yn |
не о б р а ти ло сьв нуль |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
4.6. Сп о со б ы |
о ценк и |
п о греш но ст и |
п ри б ли женно го реш ени я си ст ем |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ура внени й. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Та к ж е |
|
|
ка к и са ми ме то дыти па Рунге -Кутта , по луч е нные в 2.1 для |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
о дно го |
ди ффе р е нци а льно го |
|
|
|
ур а вне ни я, |
|
пр а кти ч е ски е |
спо со б ы о це нки |
и х |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
по гр е шно сти |
ле гко |
|
|
пе р е но сятся |
|
на |
|
|
|
случ а й |
р е ше ни я |
си сте м о б ыкно ве нных |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ди ффе р е нци а льных |
ур а вне ни й. Пусть ч и сле нно |
р е ша е тся |
си сте ма |
ур а вне ни й |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(501) ка ки м-ли б о |
ме то до м ти па Рунге -Кутта (502). |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Апо сте р и о р на я о це нка гло б а льно й по гр е шно сти по |
пр а ви лу Рунге . |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В ыпи ше м по ко мпо не нтно о це нки по гр е шно сти , а на ло ги ч ные (307),(308): |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
i |
i |
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
= |
,...,M 2,−1 |
i ),− =2/ 1 |
1/(− )y |
y ( |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
n |
|
n |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
i |
i |
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
i |
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
,...,M−2, 1 |
i |
−),= 1 2 /(− )y |
y ( |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Зде сь ч е р та на д о б о зна ч е ни ями являе тся не |
си мво ло м ве кто р а , а ста ви тся в зна к |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
то го , ч то р е ше ни е (и ли по гр е шно сть) по луч е но |
с ша го м h. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Н |
а и б о ле е |
ч а сто |
|
|
сч и та ю т, |
ч то |
|
|
|
для |
гло б а льно й |
по гр е шно сти |
р е ше ни я |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
до сти га е тся |
не ко то р а я то ч но сть |
ε , |
|
|
|
е сли |
эта |
то ч но сть до сти гнута |
для |
все х |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ко мпо не нтр е ше ни я: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ni |
|
|
≤ ε |
= |
|
|
R M . |
|
|
|
|
,...i , |
2, 1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y ( R)x y ( R)x