Numerické řešení diferenciálních rovnic

Podobné dokumenty
Numerické řešení diferenciálních rovnic

úloh pro ODR jednokrokové metody

Numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic

Numerická matematika. Zadání 25. Řešení diferenciální rovnice Rungovou Kuttovou metodou

Obyčejné diferenciální rovnice počáteční úloha. KMA / NGM F. Ježek

Obyčejné diferenciální rovnice (ODE)

ODR metody Runge-Kutta

Numerické řešení nelineárních rovnic

Kombinatorická minimalizace

Kapitola 10: Diferenciální rovnice 1/14

Fakt. Každou soustavu n lineárních ODR řádů n i lze eliminací převést ekvivalentně na jednu lineární ODR

Drsná matematika III 6. přednáška Obyčejné diferenciální rovnice vyšších řádů, Eulerovo přibližné řešení a poznámky o odhadech chyb

metody jsou proto často jedinou možností jak danou diferenciální rovnicivyřešit.

Numerické metody a statistika

Studijní text pro obor G+K Katedra matematiky Fakulta stavební ROVNICE. Doc. RNDr. Milada Kočandrlová, CSc.

Numerické řešení nelineárních rovnic

Integrace. Numerické metody 7. května FJFI ČVUT v Praze

Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering Czech Technical University in Prague

4. OBYČEJNÉ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE

METODA PŮLENÍ INTERVALU (METODA BISEKCE) METODA PROSTÉ ITERACE NEWTONOVA METODA

Typy příkladů na písemnou část zkoušky 2NU a vzorová řešení (doc. Martišek 2017)

MATEMATIKA III. Olga Majlingová. Učební text pro prezenční studium. Předběžná verze

Numerické řešení nelineárních rovnic

Obyčejnými diferenciálními rovnicemi (ODR) budeme nazývat rovnice, ve kterých

Úvod. Integrování je inverzní proces k derivování Máme zderivovanou funkci a integrací získáme původní funkci kterou jsme derivovali

Obsah Obyčejné diferenciální rovnice

metody jsou proto často jedinou možností jak danou diferenciální rovnicivyřešit.

Numerická matematika Písemky

4 Numerické derivování a integrace

Moderní numerické metody

řešeny numericky 6 Obyčejné diferenciální rovnice řešeny numericky

NUMERICKÉ METODY. Problematika num. řešení úloh, chyby, podmíněnost, stabilita algoritmů. Aproximace funkcí.

Interpolace, ortogonální polynomy, Gaussova kvadratura

Obyčejné diferenciální rovnice numericky Je dána rovnice y (x) = F (x, y(x)) s počáteční podmínkou y(x 0 ) = y 0 (dohromady se tomu říká úloha,

Aproximace funkcí. Numerické metody 6. května FJFI ČVUT v Praze

7. Derivace složené funkce. Budeme uvažovat složenou funkci F = f(g), kde některá z jejich součástí

y = 1 x (y2 y), dy dx = 1 x (y2 y) dy y 2 = dx dy y 2 y y(y 4) = A y + B 5 = A(y 1) + By, tj. A = 1, B = 1. dy y 1

Aproximace a interpolace

Transformujte diferenciální výraz x f x + y f do polárních souřadnic r a ϕ, které jsou definovány vztahy x = r cos ϕ a y = r sin ϕ.

Matematická analýza III.

Základní vlastnosti křivek

Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering Czech Technical University in Prague

1.1 Existence a jednoznačnost řešení. Příklad 1.1: [M2-P1] diferenciální rovnice (DR) řádu n: speciálně nás budou zajímat rovnice typu

Numerická matematika 1

PŘEDNÁŠKA 9 KŘIVKOVÝ A PLOŠNÝ INTEGRÁL 1. DRUHU

Soustavy lineárních rovnic

11. přednáška 10. prosince Kapitola 3. Úvod do teorie diferenciálních rovnic. Obyčejná diferenciální rovnice řádu n (ODR řádu n) je vztah

Diferenciální rovnice 1

Q(y) dy = P(x) dx + C.

Občas se používá značení f x (x 0, y 0 ), resp. f y (x 0, y 0 ). Parciální derivace f. rovnoběžného s osou y a z:

1. Obyčejné diferenciální rovnice

Diferenciální rovnice a jejich aplikace. (Brkos 2011) Diferenciální rovnice a jejich aplikace 1 / 36

Matematika I (KX001) Užití derivace v geometrii, ve fyzice 3. října f (x 0 ) (x x 0) Je-li f (x 0 ) = 0, tečna: x = 3, normála: y = 0

5.3. Implicitní funkce a její derivace

8. Okrajový problém pro LODR2

Budeme hledat řešení y(x) okrajové úlohy pro diferenciální rovnici druhého řádu v samoadjungovaném tvaru na intervalu a, b : 2 ) y i p i+ 1

VI. Derivace složené funkce.

ANALÝZA STIFF SOUSTAV DIFERENCIÁLNÍCH ROVNIC

Integrace funkcí více proměnných, numerické metody

Aplikovaná numerická matematika

Řešení nelineárních rovnic

Tento dokument obsahuje zadání pro semestrální programy z PAA. Vypracování. vypracovanou úlohu podle níže uvedených zadání. To mimo jiné znamená, že

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2018) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Jana Dannhoferová Ústav informatiky, PEF MZLU

UNIVERZITA PARDUBICE. 4.4 Aproximace křivek a vyhlazování křivek

8.4. Shrnutí ke kapitolám 7 a 8

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela řešení nelineárních obvodů

12. Křivkové integrály


Elementární křivky a plochy

4.1 Řešení základních typů diferenciálních rovnic 1.řádu

s velmi malými čísly nevýhodou velký počet operací, proto je mnohdy postačující částečný výběr

Řešení 1D vedení tepla metodou sítí a metodou

Doc. RNDr. Libor Čermák, CSc. Numerické metody. Ústav matematiky FSI VUT v Brně

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2017) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Derivace funkce Otázky

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

I. Diferenciální rovnice. 3. Rovnici y = x+y+1. převeďte vhodnou transformací na rovnici homogenní (vzniklou

Numerické metody a programování. Lekce 7

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2016) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Diferenciální rovnice. študenti MFF 15. augusta 2008

Interpolace, aproximace

Derivace funkce DERIVACE A SPOJITOST DERIVACE A KONSTRUKCE FUNKCÍ. Aritmetické operace

Diferenciální rovnice 3

7. Aplikace derivace

pouze u některých typů rovnic a v tomto textu se jím nebudeme až na

Interpolace Lagrangeovy polynomy. 29. října 2012

Hledání kořenů rovnic jedné reálné proměnné metoda půlení intervalů Michal Čihák 23. října 2012

Kapitola 12: Soustavy diferenciálních rovnic 1. řádu

INTERPOLAČNÍ POLYNOM. F (x)... hledaná funkce (polynom nebo funkce vytvořená z polynomů), pro kterou platí

Řešení "stiff soustav obyčejných diferenciálních rovnic

VYBRANÉ PARTIE Z NUMERICKÉ MATEMATIKY

LINEÁRNÍ ROVNICE S ABSOLUTNÍ HODNOTOU

Nyní využijeme slovník Laplaceovy transformace pro derivaci a přímé hodnoty a dostaneme běžnou algebraickou rovnici. ! 2 "

9. přednáška 26. listopadu f(a)h < 0 a pro h (0, δ) máme f(a 1 + h, a 2,..., a m ) f(a) > 1 2 x 1

Extrémy funkce dvou proměnných

Matematika 5 FSV UK, ZS Miroslav Zelený

Komplexní analýza. Laplaceova transformace. Martin Bohata. Katedra matematiky FEL ČVUT v Praze

Nalezněte obecné řešení diferenciální rovnice (pomocí separace proměnných) a řešení Cauchyho úlohy: =, 0 = 1 = 1. ln = +,

Diferenˇcní rovnice Diferenciální rovnice Matematika IV Matematika IV Program

Transkript:

Numerické řešení diferenciálních rovnic Omezení: obyčejné (nikoli parciální) diferenciální rovnice, Cauchyho počáteční úloha, pouze jedna diferenciální rovnice 1. řádu 1/1

Numerické řešení diferenciálních rovnic Omezení: obyčejné (nikoli parciální) diferenciální rovnice, Cauchyho počáteční úloha, pouze jedna diferenciální rovnice 1. řádu 1/1 Úloha: Na intervalu x 0, x n máme řešit diferenciální rovnici y (x) = f(x, y(x)) s počáteční podmínkou y(x 0 ) = y 0, kde f je funkce dvou reálných proměnných a y 0 R.

Numerické řešení diferenciálních rovnic Omezení: obyčejné (nikoli parciální) diferenciální rovnice, Cauchyho počáteční úloha, pouze jedna diferenciální rovnice 1. řádu 1/1 Úloha: Na intervalu x 0, x n máme řešit diferenciální rovnici s počáteční podmínkou y (x) = f(x, y(x)) y(x 0 ) = y 0, kde f je funkce dvou reálných proměnných a y 0 R. Poznámka: Pokud f nezávisí na y, tj. f(x, y) = g(x), dostáváme numerickou integraci jako speciální případ řešení diferenciální rovnice y (x) = g(x)

Existence a jednoznačnost řešení Není obecně zaručena: 2/1 Příklad: Uvažujme diferenciální rovnici s počáteční podmínkou: y (x) = 3 y(x), y(0) = 0, kde třetí odmocninu považujeme za reálnou funkci definovanou i pro záporný argument. Má řešení např. y(x) = 0 a y(x) = ± ( 2 3 x) 3 2.

Existence a jednoznačnost řešení Není obecně zaručena: 2/1 Příklad: Uvažujme diferenciální rovnici s počáteční podmínkou: y (x) = 3 y(x), y(0) = 0, kde třetí odmocninu považujeme za reálnou funkci definovanou i pro záporný argument. Má řešení např. y(x) = 0 a y(x) = ± ( 2 3 x) 3 2. Věta: Nechť funkce f je definovaná a spojitá na x 0, x n R (tj. pro všechna x x 0, x n, y R). Nechť je splněna Lipschitzova podmínka L R x x 0, x n y 1, y 2 R : f(x, y 1 ) f(x, y 2 ) L y 1 y 2. Pak řešení naší úlohy na intervalu x 0, x n existuje a je jednoznačné.

Existence a jednoznačnost řešení Není obecně zaručena: 2/1 Příklad: Uvažujme diferenciální rovnici s počáteční podmínkou: y (x) = 3 y(x), y(0) = 0, kde třetí odmocninu považujeme za reálnou funkci definovanou i pro záporný argument. Má řešení např. y(x) = 0 a y(x) = ± ( 2 3 x) 3 2. Věta: Nechť funkce f je definovaná a spojitá na x 0, x n R (tj. pro všechna x x 0, x n, y R). Nechť je splněna Lipschitzova podmínka L R x x 0, x n y 1, y 2 R : f(x, y 1 ) f(x, y 2 ) L y 1 y 2. Pak řešení naší úlohy na intervalu x 0, x n existuje a je jednoznačné. Postačující podmínka: f y spojitá a omezená na x 0, x n R.

Interpretace úlohy a princip řešení Poznámka: Ekvivalentní formulace úlohy: řešení 3/1 y(x) = y 0 + x x 0 f(t, y(t)) dt lze chápat jako integrál (neznámé) funkce g(t) = f(t, y(t)) jedné proměnné nebo křivkový integrál známé funkce f přes (neznámou) křivku s parametrizací (t, y(t)), t x 0, x n.

Interpretace úlohy a princip řešení Poznámka: Ekvivalentní formulace úlohy: řešení 3/1 y(x) = y 0 + x x 0 f(t, y(t)) dt lze chápat jako integrál (neznámé) funkce g(t) = f(t, y(t)) jedné proměnné nebo křivkový integrál známé funkce f přes (neznámou) křivku s parametrizací (t, y(t)), t x 0, x n. Interval x 0, x n rozdělíme na n dílčích intervalů délky h = (x n x 0 )/n. Získáme uzlové body x i = x 0 + ih, i = 0,..., n. Správné hodnoty řešení v uzlových bodech, y(x i ), nahradíme odhady y i. Hodnoty derivace: f i = f(x i, y i ).

Obecný postup řešení Generujeme posloupnost y i, i = 0,..., n. V kroku i + 1 počítáme z odhadů y 0,..., y i odhad y i+1. Přesné řešení: 4/1 y(x i+1 ) y(x i ) = xi+1 x i f(t, y(t)) dt odhadujeme pomocí y i = y i+1 y i xi+1 x i f(t, y(t)) dt. y i+1 = y i + y i. Jednotlivé metody se liší pouze odhadem y i.

Rungovy-Kuttovy metody 1: Eulerova metoda Je zobecněním metody levého odhadu; funkci f(t, y(t)) nahrazujeme její hodnotou f(x i, y i ) v bodě x i 5/1 xi+1 y i = f(x i, y i ) dt = h f(x i, y i ), x i y i+1 = y i + h f(x i, y i ) = y i + h f i.

Rungovy-Kuttovy metody 1: Eulerova metoda Je zobecněním metody levého odhadu; funkci f(t, y(t)) nahrazujeme její hodnotou f(x i, y i ) v bodě x i 5/1 xi+1 y i = f(x i, y i ) dt = h f(x i, y i ), x i y i+1 = y i + h f(x i, y i ) = y i + h f i. Geometrický význam: f i = f(x i, y i ) je směrnice úsečky vedené body (x i, y i ), (x i+1, y i+1 ).

Odhad chyby Taylorův rozvoj funkce y se středem v x 0 vyhodnotíme v bodě x 1 : 6/1 y(x 1 ) = y(x 0 ) + h y (x 0 ) + h2 2 y (ξ), kde ξ x 0, x 1. y(x 1 ) = } y(x 0 ) + h {{ f(x 0, y 0 } ) + h2 2 y (ξ), y 1 y(x 1 ) y 1 = h2 2 y (ξ). Chyba na konci prvního kroku je úměrná h 2. V dalších krocích vycházíme z počáteční podmínky, která není přesná. Přesto lze za jistých podmínek odvodit, že chyba je zhruba úměrná h 2 a počtu kroků n = x n x 0 h. Chyba na konci daného intervalu je úměrná 1 h h2 = h metoda 1. řádu.

Rungovy-Kuttovy metody 2: První modifikace Eulerovy metody Je zobecněním obdélníkové metody; funkci f(t, y(t)) v ní nahradíme opět hodnotou v bodě x i+x i+1 2 = x i + h 2. Jako druhý argument funkce f použijeme výsledek pomocného kroku poloviční délky (Eulerovou metodou): 7/1 η i = y i + h 2 f i. f(t, y(t)) f(x i + h 2, η i) y i = xi+1 x i f(x i + h 2, η i) dt = h f(x i + h 2, η i). Metoda 2. řádu.

Rungovy-Kuttovy metody 3: Druhá modifikace Eulerovy metody (Heunova metoda) Je zobecněním lichoběžníkové metody integrace; funkci f(t, y(t)) nahradíme lineární funkcí, proloženou hodnotami v krajních bodech intervalu: v x i : f i = f(x i, y i ), v x i+1 : neznalost y-ové souřadnice řešíme pomocným krokem (délky h Eulerovou metodou): θ i = y i + h f i. Funkci f(t, y(t)) nahradíme lineární funkcí, jejíž graf prochází body ( xi, f(x i, y i ) ), ( x i+1, f(x i+1, θ i ) ). 8/1 y i = h 2 (f(x i, y i ) + f(x i+1, θ i )). Metoda 2. řádu.

Rungovy-Kuttovy metody 4: Rungova-Kuttova metoda 4. řádu Je zobecněním Simpsonovy metody; nejprve vypočteme pomocné body a hodnoty derivace v nich, 9/1 k i,1 = f(x i, y i ), k i,2 = f(x i + h 2, y i + h 2 k i,1), k i,3 = f(x i + h 2, y i + h 2 k i,2), k i,4 = f(x i + h, y i + h k i,3 ). Integrál nahradíme lineární kombinací těchto hodnot: y i = h 6 (k i,1 + 2k i,2 + 2k i,3 + k i,4 ).

Rungovy-Kuttovy metody 5: Obecné Rungovy-Kuttovy metody Odhadují integrál x i+1 f(t, y(t)) dt z několika hodnot funkce f v bodech, x i získaných z výchozích hodnot x i, y i a pomocných kroků. Tyto hodnoty jsou zkombinovány tak, aby se vykompenzovaly chyby nejnižších řádů. 10/1

Metody Vícekrokové metody 11/1 jednokrokové: využívají xi, yi a fi = f(xi, yi) (např. Rungeovy-Kuttovy),

Metody Vícekrokové metody 11/1 jednokrokové: využívají xi, yi a fi = f(xi, yi) (např. Rungeovy-Kuttovy), vícekrokové: využívají i výsledky předcházejících kroků, tj. xj, yj a f j = f(x j, y j ), j = i, i 1,..., i s + 1 (pro s-krokovou metodu). Vícekrokové metody dovolují zvýšit řád metody bez pomocných kroků. Nicméně k nastartování s-krokové metody potřebujeme s hodnot y 0, y 1,..., y s 1. Ty získáváme startovací metodou (některou z jednokrokových metod).

Adamsovy-Bashforthovy metody (explicitní) 12/1 s hodnotami derivace f i, f i 1,..., f i s+1 v uzlových bodech x i, x i 1,..., x i s+1 proložíme interpolační polynom ϕ i a ten integrujeme místo f(t, y(t)): y i = xi+1 x i ϕ i (t) dt. Není potřeba počítat ϕ i, neboť y i = h s 1 j=0 w j f i j, kde w j jsou předem známé koeficienty. Polynomem aproximujeme derivaci y (t) = f(t, y(t)), nikoli řešení, y(t)!

Pro s = 1: ϕ i = f i je konstantní Eulerova metoda. 13/1

Pro s = 1: ϕ i = f i je konstantní Eulerova metoda. 13/1 Pro s = 2: ϕ i je lineární polynom proložený body (x i, f i ), (x i 1, f i 1 ), y i = xi+1 ϕ i (t) = f i + f i f i 1 h (t x i ) x i ϕ i (t) dt = h f i + h 2 (f i f i 1 ) = h 2 (3f i f i 1 ).

Pro s = 1: ϕ i = f i je konstantní Eulerova metoda. 13/1 Pro s = 2: ϕ i je lineární polynom proložený body (x i, f i ), (x i 1, f i 1 ), Pro s = 3: y i = xi+1 ϕ i (t) = f i + f i f i 1 h (t x i ) x i ϕ i (t) dt = h f i + h 2 (f i f i 1 ) = h 2 (3f i f i 1 ). y i = h 12 (23f i 16f i 1 + 5f i 2 ),

Pro s = 1: ϕ i = f i je konstantní Eulerova metoda. 13/1 Pro s = 2: ϕ i je lineární polynom proložený body (x i, f i ), (x i 1, f i 1 ), Pro s = 3: Pro s = 4: y i = xi+1 ϕ i (t) = f i + f i f i 1 h (t x i ) x i ϕ i (t) dt = h f i + h 2 (f i f i 1 ) = h 2 (3f i f i 1 ). y i = h 12 (23f i 16f i 1 + 5f i 2 ), y i = h 24 (55f i 59f i 1 + 37f i 2 9f i 3 ).

Řád metody je s=počet bodů použitých v aproximaci. 14/1

Řád metody je s=počet bodů použitých v aproximaci. 14/1 Výhoda: jednoduchost

Řád metody je s=počet bodů použitých v aproximaci. 14/1 Výhoda: jednoduchost Nevýhody: různá znaménka koeficientů ( zaokrouhlovací chyby) chyba metody způsobená extrapolací polynomem snaha vyhnout se extrapolaci

Adamsovy-Moultonovy metody (implicitní) Pravou stranu f(t, y(t)) aproximujeme interpolačním polynomem ϕ i proloženým hodnotami f i, f i 1,..., f i s+1 a hodnotou v bodě x i+1, tj. f i+1 = f(x i+1, y i+1 ). 15/1

Adamsovy-Moultonovy metody (implicitní) Pravou stranu f(t, y(t)) aproximujeme interpolačním polynomem ϕ i proloženým hodnotami f i, f i 1,..., f i s+1 a hodnotou v bodě x i+1, tj. f i+1 = f(x i+1, y i+1 ). Opět se redukuje na tvar 15/1 y i+1 y i = y i = h s 1 j= 1 w j f i j, kde w j jsou předem vypočtené koeficienty (zde jiné).

Adamsovy-Moultonovy metody (implicitní) Pravou stranu f(t, y(t)) aproximujeme interpolačním polynomem ϕ i proloženým hodnotami f i, f i 1,..., f i s+1 a hodnotou v bodě x i+1, tj. f i+1 = f(x i+1, y i+1 ). Opět se redukuje na tvar 15/1 y i+1 y i = y i = h s 1 j= 1 w j f i j, kde w j jsou předem vypočtené koeficienty (zde jiné). Dostáváme rovnici y i+1 = y i + h w 1 f(x i+1, y i+1 ) + h s 1 j=0 w j f i j pro neznámou hodnotu y i+1, která je tímto určena implicitně.

Pro s = 1: ϕ i je lineární polynom proložený body (x i, f i ), (x i+1, f i+1 ), tj. 16/1 ϕ i (t) = f i + f i+1 f i h (t x i ). xi+1 y i = ϕ i (t) dt = h x i 2 (f i+1 + f i ), po dosazení f i+1 = f(x i+1, y i+1 ) y i+1 y i = h 2 ( f(xi+1, y i+1 ) + f i ).

Pro s = 1: ϕ i je lineární polynom proložený body (x i, f i ), (x i+1, f i+1 ), tj. 16/1 ϕ i (t) = f i + f i+1 f i h (t x i ). xi+1 y i = ϕ i (t) dt = h x i 2 (f i+1 + f i ), po dosazení f i+1 = f(x i+1, y i+1 ) y i+1 y i = h 2 ( f(xi+1, y i+1 ) + f i ). Pro s = 2: y i = h 12 ( 5f(xi+1, y i+1 ) + 8f i f i 1 ),

Pro s = 1: ϕ i je lineární polynom proložený body (x i, f i ), (x i+1, f i+1 ), tj. 16/1 ϕ i (t) = f i + f i+1 f i (t x i ). h xi+1 y i = ϕ i (t) dt = h x i 2 (f i+1 + f i ), po dosazení f i+1 = f(x i+1, y i+1 ) y i+1 y i = h 2 ( f(xi+1, y i+1 ) + f i ). Pro s = 2: y i = h 12 ( 5f(xi+1, y i+1 ) + 8f i f i 1 ), Pro s = 3: y i = h 24 ( 9f(xi+1, y i+1 ) + 19f i 5f i 1 + f i 2 ).

Řád metody je s + 1=počet bodů použitých v aproximaci. 17/1

Řád metody je s + 1=počet bodů použitých v aproximaci. 17/1 Výhoda: vyšší přesnost

Řád metody je s + 1=počet bodů použitých v aproximaci. 17/1 Výhoda: vyšší přesnost Nevýhody: obtížné řešení implicitní rovnice (zřídka možné exaktně, numerické řešení zvyšuje složitost) i chyba metody způsobená interpolací polynomem může být značná

Metody prediktor-korektor Základem je korektor, což je některá z implicitních metod, v níž se příslušná rovnice řeší numericky. V j-té iteraci z ní vypočítáme odhad y i+1,j hodnoty y i+1, přičemž na pravé straně použijeme odhad y i+1,j 1 získaný v předchozí iteraci: 18/1 y i+1,j = y i + h s 1 j=0 w j f i j + h w 1 f(x i+1, y i+1,j 1 ). Počáteční odhad y i+1,0 najdeme z výsledků předchozích kroků (event. z počátečních podmínek) jinou metodou, zvanou prediktor, např. některou z explicitních metod.

Řídicí mechanismus P = prediktor (Predictor) C = korektor (Corrector) E = vyhodnocení derivace (Evaluation) 19/1 Nejčastější možnosti: cyklus korektoru provádět tak dlouho, dokud není rozdíl yi+1,j yi+1,j 1 dostatečně malý, konstantní počet k opakování korektoru, P(EC)kE, jediný průchod korektorem, PECE.

Adamsovy metody Prediktor: Adamsova-Bashforthova metoda Korektor: Adamsova-Moultonova metoda 20/1 Příklad: Nejjednodušší varianta Adamsovy metody, s = 1: Prediktor: Eulerova metoda (1. řádu) y i+1,0 = y i + h f i. Korektor: Adamsova-Moultonova metoda 2. řádu y i+1,j+1 = y i + h 2 ( fi + f(x i+1, y i+1,j ) ).

Adamsovy metody Prediktor: Adamsova-Bashforthova metoda Korektor: Adamsova-Moultonova metoda 20/1 Příklad: Nejjednodušší varianta Adamsovy metody, s = 1: Prediktor: Eulerova metoda (1. řádu) y i+1,0 = y i + h f i. Korektor: Adamsova-Moultonova metoda 2. řádu y i+1,j+1 = y i + h 2 ( fi + f(x i+1, y i+1,j ) ). Volba startovací metody (jejího řádu)

Adamsovy metody Prediktor: Adamsova-Bashforthova metoda Korektor: Adamsova-Moultonova metoda 20/1 Příklad: Nejjednodušší varianta Adamsovy metody, s = 1: Prediktor: Eulerova metoda (1. řádu) y i+1,0 = y i + h f i. Korektor: Adamsova-Moultonova metoda 2. řádu y i+1,j+1 = y i + h 2 ( fi + f(x i+1, y i+1,j ) ). Volba startovací metody (jejího řádu) Volba kroku

Richardsonova extrapolace při řešení diferenciálních rovnic ỹ(x, h)... numerické řešení v bodě x, získané s krokem h ỹ(x, 2h)... numerické řešení v bodě x, získané s krokem 2h 21/1 (zde q = 2) Chyba odhadu ỹ(x, h) bude zhruba 2 p menší než chyba odhadu ỹ(x, 2h) odhad chyby výsledku ỹ(x, h) metodou polovičního kroku: ỹ(x, h) y(x) 1 2 p (ỹ(x, 2h) ỹ(x, h)). 1 Odhad výsledku zpřesněný Richardsonovou extrapolací: y(x) ỹ(x, h) + 1 2 p (ỹ(x, h) ỹ(x, 2h)). 1

Richardsonova extrapolace při řešení diferenciálních rovnic ỹ(x, h)... numerické řešení v bodě x, získané s krokem h ỹ(x, 2h)... numerické řešení v bodě x, získané s krokem 2h 21/1 (zde q = 2) Chyba odhadu ỹ(x, h) bude zhruba 2 p menší než chyba odhadu ỹ(x, 2h) odhad chyby výsledku ỹ(x, h) metodou polovičního kroku: ỹ(x, h) y(x) 1 2 p (ỹ(x, 2h) ỹ(x, h)). 1 Odhad výsledku zpřesněný Richardsonovou extrapolací: Richardsonova extrapolace pasivní aktivní y(x) ỹ(x, h) + 1 2 p (ỹ(x, h) ỹ(x, 2h)). 1