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补充资料:Cauchy问题,常微分方程的数值方法


Cauchy问题,常微分方程的数值方法
audiyproHem, numerical methods for ordinary differential equations

Ca‘hy问皿,常橄分方程的数值方法【Ca“由y脚曲幻11,numeri因me山川s址。浦n.令山价跨n柱al equ劝舰s;Ko山“3a几a,a,叼“c月eltH石此MeTo口‘1 pe山e““,皿几,浦姗u此eu“oro职中钾Peuu.a几研oroyP韶ne..,1 Q以为y问题是求满足一个微分方程(或微分方程组)的一个函数(或几个函数),并在某固定点上取给定值的问题.设y(x)={yl(x),…,yn(x)}, f(x,y)=仃l(x,y),…,儿(x,少)}为分别在闭区间I=笼x:}x一al簇A}上和闭区域n二{(x,y):lx一al簇A,}{y一bl!簇B}内有定义并连续的向量函数,其中日.}}是有限维空间R”的范数.使用这个记号,我们可将一阶常微分方程的Q议为y问题写成: 少’(x)=f(x,少),少(x。)=少。,x。。I,少。Ell.(I) 适当选择新未知函数可将任一常微分方程组(任意阶的)的Q议hy问题简化成这种形式. 如果函数f(x,y)在n中连续,问题(l)有解.对解的唯一性的充分条件是05即od条件(05即od condi石on): 1 1 f(x,川一f(x,少2)}】(。(}}少:习:}}),(2)其中。(t)函数满足 c(工、00.。*0.。>0. 毛.气l)或者是更强的Li声chitZ条件(Li声Chilz condltion): I}f(x,少、)一f(x,yZ){}簇L! .y,一y:}!(3)成立,数L称为Li详Chi仪亨攀(Li声chitZconstant)·如果f(x,力对y连续可微,那么Li详d腼tZ常数的一个可 能值为 “一絮11常11·(4)在Li详chitZ常数(4)太大的各种情况下,用数值方法成功地解Q雀hy问题要求专门的数值技术,尽管从理论上讲这个问题是唯一可解的.特别是矩阵(方/日x)的本征值“很分散”时,即最大的本征值是最小的儿百倍甚至几千倍,就出现这种情况.这样的微分方程组称为刚俘枣邻s叮s”‘),对应的问题称为刚件。“力y卿覃(s叮CauChy probl~)·刚性系统的一个“源”是偏微分方程(例如通过直线方法)到常微分方程组的转换. 常微分方程的数值方法通常包括一个或数个公式,它们确定在离散点列凡(k=0,1,…)上要找的函数y(x)的关系.这些点的集合称为网格.一般的数值方法以及特别用于微分方程的数值方法,其基础是由L.Euler建立的.解0以为y问题的最简单的方法之一就是以他的名字命名的.这个方法如下.将问题(1)的解展成关于点xk的几尹or级数: (x一x。
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