改进欧拉法

时间:2023-02-06 作者:admin
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改进欧拉法是对欧拉算法的改进方法。微分来自方程的本质特征是方程中含有导数项,数值解法的第一步就是设法消除其导数值,这个过程称为离散化。实现离散化的基本途径是用向前差商来近似代替导数,这就是欧拉算法实现的依360百科据。欧拉(Euler)算法是数值求解中最基本、最简单的方法,但其溶肉五求解精度较低,一般不在工程中单独左培沿英古进行运算。

  • 中文名称 改进欧拉法
  • 欧拉算法 解y(x)在点上的值y(xi)近似值yi
  • 欧拉公式 yi+1= yi+h*f(xi ,yi),
  • 欧拉差商 [y(xi+1)-y(xi)]/h
  • 误差 为O(h^2),

欧拉算法

  所谓数值求解,就是求问题的解y(x)在一系列点上的值y(xi)的近似值yi。对于常微分方程:

  具秋比保病品意可以将区间[a,b]分成n段,那么方程在第xi点有y'(xi)=f(xi,y(xi)),再用向前差商近似代替导数则为:(y(xi+1)-y(xi))/h= f(xi,y(xi)),在这里,h是步长,即相邻两个结点间的距离。因此可以根据xi点和yi点的数值计算出yi+1来:

  yi+1= yi+h*f(xi ,yi),i=0,1,2,L

  这就是欧拉公式,若初值yi+1是已知的,则可依据上式逐步算出来自数值解y1,y2,L。

 圆阳曲往 为简化分析,人们常360百科在yi为准确即yi=y(xi)的前提下估计误差y(xi+1)-yi+1,这种误差称为局部截断误差。

  如果一种数值方法的局部截断误差为O(h^(p+1)),则称它的精度是p阶的,或称之为p阶方法。欧拉格式的局部截断误差为O(h^2),由此可知欧拉格式仅为一阶方法。

欧拉公式

  资奏兵y(xi+1)=yi+h*f(xi,yi)

  且xi=x0+i*h (i=0,1,2,…,n-1)

  局部截断误差是O(h^2)

改进的算法

  先用欧拉法求得一个初步的近似值,称为预报值,然后用它替代梯形法右端的yi+1再直接计算fi+1,得到校正值yi+1,这样建立的预报-校正系统称为改进的欧拉格式:

  预报值 y~i+1=yi 来自+ h*f(xi,yi)

  校正值 yi+1 =yi+(h/2)*[f(xi,yi统历附反台值规协啊岩春)+f(xi+1,y~i+1)]

  它有下列平均化形式:

  yp=yi+h*f(xi,yi)

  且 yc=yi+张宗土音织击负练h*f(xi+1,yp)

  且 yi+1=(yp+yc)/2

  它的局部截断误差为360百科O(h^3),可见,改进欧拉格式较欧拉格式提高了精度,其截断误差比欧拉格式提高了一阶。

  注:欧拉法用差商 [y(xi+1)-y(xi)]/h 近似代替y(xi)的导数,局部截断误差较大;改进欧拉法先理边针旧补用欧拉法求出预报住述攻花钱值,再利用梯形公式求出校正值,局部截断误差比欧拉法低了一阶,较大程度地提高了计算精度。

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