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数学手抄报资料:欧拉算法

发布时间:2017-06-19来源:手抄报资料网

  微分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据。欧拉(Euler)算法是数值求解中最基本、最简单的方法,但其求解精度较低,一般不在工程中单独进行运算。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:

  dy/dx=f(x,y),x∈[a,b]

  y(a)=y0

  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

  这就是欧拉格式,若初值yi+1是已知的,则可依据上式逐步算出数值解y1,y2,L。

  为简化分析,人们常在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

  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)