[2017年整理]4线性多步方法

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1、一、k步线性多步法的一般形式4 线性多步法/*Linear Mutistep Method*/其中 均为常数,且等价形式:如果 ,则(*)式称为显式k步法;如果 ,则(*)式称为隐式k步法;直接求解迭代求解二、阿达姆斯(Adams)方法对微分方程 两边在区间 上积分:基本思想:在积分区间 上用 的插值多项式近似代替Adams四步显式公式:选取下列4个等距节点作为插值节点:构造 的3次Lagrange插值多项式:称之为Adams四步显式公式(或Adams外插公式)Adams显式公式的局部截断误差:由Lagrange插值余项知其中(第二积分中值定理)4阶方法Adams四步显式公式(四阶方法):选取

2、下列4个等距节点作为插值节点:k步线性多步法的一般形式Adams三步隐式公式(或Adams内插公式):选取下列4个等距节点作为插值节点:构造 的3次Lagrange插值多项式:Adams三步隐式公式的局部截断误差:Adams预报-校正公式:(显式)(隐式)初值由4阶R-K方法计算例3:用Adams预报-校正公式求解下列初值问题 。 解:Adams预报-校正公式:R-K方法Adams预-校法 精确解0 11.00000000000.11.0954461.09544511530.21.1832171.18321595660.31.2649121.26491106400.41.34164135711

3、.34164078640.51.41421383341.41421356230.61.48323982421.48323969740.71.54919338041.54919333840.81.61245153641.61245154960.91.67331999931.67332005301.01.73205071981.7320508075三、k步隐式线性多步法隐式线性多步法的求法:其中 均为常数,且等价形式:记其中 已知采用下列迭代法求解四、线性多步法的收敛阶和局部截断误差:根据线性多步法的迭代公式定义线性差分算子:利用一元函数的Taylor展开公式若在 的表达式中,系数满足则称线性差分算子 和与之对应的线性多步法(*)是 阶的。线性多步法(*)在 上的局部截断误差为按 展开的首项称为主局部截断误差(主项)说明:显式线性多步法的局部截断误差相当于假设计算 之前的各步是精确的,再向前一步的误差类似单步法的讨论,假设易验证,对于显式多步法:对于隐式多步法,易证:与 的首项相同

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