显式中点法的稳定区域

计算科学 稳定 数字 显式方法
2021-12-10 05:19:02

考虑显式中点法,即

yn+1yn1=2hf(yn).

我被要求将此方法应用于线性测试方程以找到该方法的稳定区域。f(yn)=λyn,

所以我有

yn+1yn1=2hλyn.

在我之前完成的问题中,我没有项,所以我可以轻松地写出我将如何解决这个问题?yn1yn+1=R(z)yn.

1个回答

您已将中点规则写成两步法,它是多步法家族的一员。对于这些方法,可以证明多步法被称为稳定如果多项式只有根位于单位圆上或单位圆内,并且位于单位圆上的根是简单的根源。

αkyn+k+αk1yn+k1++α0yn=h(βkfn+k++β0fn)
ρ(z)=αkzk+αk1zk1++α0

因此,由您来证明的根满足上述标准。hρ(z)=z22hzz

另一种方法是您通过测试方程暗示。然后,您确实应该将该方法重写为单步方法:这给了你你的函数形式的稳定性标准说:

yn+1=yn+hλyn+12=yn+hλ(yn+12hλyn)=yn(1+hλ+12(hλ)2)
R(z)
R(z)=1+hλ+12(hλ)2
(x,y)
|1+x+x2y22|1 and |y+xy|1

解决这个问题会给你一个如下图。

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