Метод Эйлера.
Одним из простейших разностных методов решения обыкновенного дифференциального уравнения является метод Эйлера.
Пусть требуется решить задачу Коши для уравнения первого порядка:
(6.1)
на отрезке
.
На данном отрезке выбираем некоторую совокупность точек
с равностоящими узлами, т.е.
.
Конечно-разностная аппроксимация прозводной

Так как
, получаем формулу Эйлера
,
, (6.2)
с помощью которой значение сеточной функции
в любом узле
вычисляется по ее значению
в предыдущем узле
. На каждом шаге погрешность имеет порядок
. В конце интервала погрешность
, т.е. метод Эйлера имеет первый порядок точности. На рис. 6.1 дана геометрическая интерпретация метода Эйлера.
|
Рис. 6.1. Метод Эйлера.
|
Программа решения задачи Коши методом Эйлера дана на рис. 6.2.
| A
| B
| C
| D
| E
|
| k
| x
| y
| h
| b
|
|
|
|
| 0,1
| 1,2
|
|
| 0,1
| 1,1
|
|
|
|
| 0,2
| 1,211
|
|
|
|
| 0,3
| 1,3361
|
|
|
|
| 0,4
| 1,4787
|
|
|
|
| 0,5
| 1,6426
|
|
|
|
| 0,6
| 1,8318
|
|
|
|
| 0,7
| 2,051
|
|
|
|
| 0,8
| 2,3051
|
|
|
|
| 0,9
| 2,5996
|
|
|
|
|
| 2,9406
|
|
|
|
| 1,1
| 3,3347
|
|
|
|
| 1,2
| 3,7891
|
|
| | Function f(x, y)
f = x ^ 2 + y
End Function
Sub ODE()
k = Cells(2, 1)
x = Cells(2, 2)
y = Cells(2, 3)
h = Cells(2, 4)
b = Cells(2, 5)
1 y = y + h * f(x, y)
x = x + h
k = k + 1
Cells(2 + k, 1) = k
Cells(2 + k, 2) = x
Cells(2 + k, 3) = y
If x < b Then GoTo 1
End Sub
|
Рис. 6.2. Программа решения задачи Коши методом Эйлера.
|
Пример 6.1. Решить задачу Коши методом Эйлера для дифференциального уравнения
на отрезке
с шагом 
Решение. По формуле (6.2) вычислим значение 

Аналогично вычисляются последующие значения функции в узловых точках


Сеточную функцию записываем в виде таблицы
|
| 0,1
| 0,2
| 0,3
|
|
| 1,1
| 1,211
| 1,3361
|