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隱式歐拉法
鎖定
隱式歐拉法(implicit Euler method),又稱後退歐拉法,是按照隱式公式進行數值求解的方法。隱式公式不能直接求解,一般需要用歐拉顯式公式得到初值,然後用歐拉隱式公式進行迭代求解。因此,隱式公式比顯式公式計算複雜,但穩定性好。
- 中文名
- 隱式歐拉法
- 外文名
- implicit Euler method
- 學 科
- 數學
- 又 稱
- 後退歐拉法
- 性 能
- 複雜,但穩定性好
- 應 用
- 數值模擬
隱式歐拉法提出背景
實際遇到的常微分方程中,多數很難找到解析解。因此,學會用數值解法求出常微分方程的特解,即用表格或圖示法來表示近似滿足微分方程和初始條件的解。
[1]
思想:採用離散變量法,即把一個連續型問題轉化成一個離散型問題,即採用步進的方式求出方程在一些離散點上的近似值。
常微分方程初值問題的數值解法一般分為兩類,
(2)多步法,還要用到前面n步的值,代表是亞當斯法
隱式歐拉法顯式歐拉方法
推導過程: (1)消除導數項,用差商近似代替導數,將變量離散化。任取一點,設為
,則有:
隱式歐拉法隱式歐拉法
顯式歐拉方法是用(前項)差商公式替代導數項,若採用向後差商
替代方程
中的導數項,再離散化,可導出:
隱式歐拉法隱式改進歐拉法
對於隱式歐拉法,一般採用梯形公式來求解。
對於方程
兩端在區間
上積分得:
要通過這個積分關係獲得
的近似值,只要近似地計算出其中的積分項
隱式歐拉法比較
傳統的改進歐拉法是利用已知量,根據遞推公式逐次遞推計算出相應時段終點的函數值,因此是一種顯式解法。隱式改進歐拉法不是給出遞推公式,而是首先把微分方程化為差分方程,然後利用求解差分方程的方法確定函數值,其特點就是把微分方程的求解問題轉換成一系列代數方程的求解過程。
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