Сибирский государственный университет телекоммуникации

и информатики

Уральский технический институт связи и информатики

Кафедра физики, прикладной математики и информатики.

КУРСОВАЯ РАБОТА

по информатике:

Визуализация численных методов.

Решение обыкновенных дифференциальных уравнений.

Выполнил:

студент гр.:

Проверил:

Екатеринбург

2008 г.

Содержание:

Введение………………………………………………………………….3

1. Постановка задачи…………………………………………………….4

2. Описание методов решения…………………………………………..5

2. 1. Суть задачи………………………………………………………….5

2. 2. Геометрический смысл задачи…………………………………….5

2. 3. Численные методы решения задачи Коши……………………….6

2. 4. Метод Эйлера……………………………………………………….9

2. 5. Метод Рунге-Кутта 4-го порядка………………………………….10

2. 7. Решение поставленной задачи методами Эйлера и Эйлера модифицированного…………………………………………………………….12

2. 7. 1. Метод Эйлера……………………………………………………12

2. 7. 2. Метод Эйлера модифицированный……………………………13

3. Алгоритм решения задачи…………………………………………...16

3. 1. Алгоритмы подпрограмм.………………………………………....16

3. 1. 1. Подпрограмма метода Эйлера………………………………….16

3. 1. 2 Подпрограмма метода Эйлера модифицированного…………..16

3. 1. 3. Подпрограмма общего решения и поиска максимальных значений x и y……………………………………………………………………17

3. 2. Алгоритм функции…………………………………………………17

3. 3. Алгоритм программы………………………………………………19

4. Форма программы…………………………………………………….20

5. Листинг программы…………………………………………………..21

6. Решение задачи в MathCad…………………………………………..23

Заключение………………………………………………………………25

Введение.

В настоящее время существует множество технических систем и технологических процессов, характеристики которых непрерывно меняются со временем. Такие явления обычно подчиняются физическим законам, которые формулируются в виде дифференциальных уравнений.

Дифференциальным называется уравнение, содержащие одну или несколько производных. Лишь очень немногие из них удается решить без помощи вычислительной техники. Поэтому численные методы решения дифференциальных уравнений играют огромную роль в практике инженерных расчетов.

Для решения дифференциальных уравнений удобно использовать языки программирования, так как они позволяют быстро и точно найти решения уравнения и построить график интегральной кривой.

Целью моей работы является решение задачи Коши для дифференциального уравнения 1-го порядка.

Задачами моей работы являются:

1. Изучить численные методы решения дифференциальных уравнений;

2. Самостоятельно вычислить первую точку интегральной кривой заданными методами;

3. Написать программу для построения интегральной кривой;

4. Проверить решение в среде MathCad.

1. Постановка задачи.

Решить методами Эйлера и Эйлера модифицированного задачу Коши для дифференциального уравнения 1-го порядка на отрезке [X₀; X_k] с шагом h и начальным условием: Y(X₀) = Y₀.

Ответ должен быть получен в виде таблицы результатов:

X	Y(1)	Y(2)	YT
X0	Y0(1)	Y0(2)	Y(X0)
X1	Y1(1)	Y1(2)	Y(X1)
…	…	…	…
Xk	Yk(1)	Yk(2)	Y(Xk)

Где Y⁽¹⁾, Y⁽²⁾ – решения, полученные различными численными методами, Y^T – точное решение дифференциального уравнения.

Возможно представление результатов решения не в виде таблицы, а в виде списков.

Данные таблицы визуализировать на форме в виде графиков.

Перед вычислением последнего столбца таблицы результатов необходимо из начальных условий вычесть значение коэффициента c, используемого в общем решении.

Дифференциальное уравнение	X0	Xk	h	Y0	Общее решение
y’ * ctg(x) = 2-y	0	1	0,1	1	y = 2- cos(x)