Numerično reševanje. diferencialnih enačb II

Σχετικά έγγραφα
Diferencialna enačba, v kateri nastopata neznana funkcija in njen odvod v prvi potenci

Tretja vaja iz matematike 1

Zaporedja. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 22. oktober Gregor Dolinar Matematika 1

Odvod. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 5. december Gregor Dolinar Matematika 1

diferencialne enačbe - nadaljevanje

Funkcije. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 21. november Gregor Dolinar Matematika 1

Funkcijske vrste. Matematika 2. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 2. april Gregor Dolinar Matematika 2

1. VAJA IZ TRDNOSTI. (linearna algebra - ponovitev, Kroneckerjev δ i j, permutacijski simbol e i jk )

Funkcije. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 14. november Gregor Dolinar Matematika 1

Kotne in krožne funkcije

8. Navadne diferencialne enačbe

Navadne diferencialne enačbe

KODE ZA ODKRIVANJE IN ODPRAVLJANJE NAPAK

Reševanje sistema linearnih

Matematika 2. Diferencialne enačbe drugega reda

Enočlenske metode veljajo trenutno za najprimernejše metode v numeričnem reševanju začetnih problemov. Skoraj vse sodijo v

Delovna točka in napajalna vezja bipolarnih tranzistorjev

Analiza 2 Rešitve 14. sklopa nalog

Odvod. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 10. december Gregor Dolinar Matematika 1

vezani ekstremi funkcij

α i y n i + h β i f n i = 0, Splošni nastavek je k

Nekaj zgledov. J.Kozak Numerične metode II (IŠRM) / 21

IZPIT IZ ANALIZE II Maribor,

Iterativno reševanje sistemov linearnih enačb. Numerične metode, sistemi linearnih enačb. Numerične metode FE, 2. december 2013

Gimnazija Krˇsko. vektorji - naloge

3.1 Reševanje nelinearnih sistemov

13. Jacobijeva metoda za računanje singularnega razcepa

Funkcije več spremenljivk

Zaporedja. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 15. oktober Gregor Dolinar Matematika 1

SKUPNE PORAZDELITVE VEČ SLUČAJNIH SPREMENLJIVK

Integralni račun. Nedoločeni integral in integracijske metrode. 1. Izračunaj naslednje nedoločene integrale: (a) dx. (b) x 3 +3+x 2 dx, (c) (d)

Definicija. definiramo skalarni produkt. x i y i. in razdaljo. d(x, y) = x y = < x y, x y > = n (x i y i ) 2. i=1. i=1

UPOR NA PADANJE SONDE V ZRAKU

Tema 1 Osnove navadnih diferencialnih enačb (NDE)

1. METODE RJEŠAVANJA NELINEARNE JEDNADŽBE S JEDNOM NEPOZNANICOM

11.5 Metoda karakteristik za hiperbolične PDE

1. Trikotniki hitrosti

Matematično modeliranje 3. poglavje Dinamično modeliranje: diferencialne enačbe, sistemi diferencialnih enačb

matrike A = [a ij ] m,n αa 11 αa 12 αa 1n αa 21 αa 22 αa 2n αa m1 αa m2 αa mn se števanje po komponentah (matriki morata biti enakih dimenzij):

Matematika 1. Gabrijel Tomšič Bojan Orel Neža Mramor Kosta

Domača naloga 6: dušeno nihanje

Enačba, v kateri poleg neznane funkcije neodvisnih spremenljivk ter konstant nastopajo tudi njeni odvodi, se imenuje diferencialna enačba.

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO Matematika 4 Pisni izpit 22. junij Navodila

Navadne diferencialne enačbe

8. Diskretni LTI sistemi

POROČILO 3.VAJA DOLOČANJE REZULTANTE SIL

Osnove numeričnega reševanja fizikalnih problemov

Matematika 1. Gabrijel Tomšič Bojan Orel Neža Mramor Kosta

2742/ 207/ / «&»

ZBIRKA REŠENIH NALOG IZ MATEMATIKE I

*M * Osnovna in višja raven MATEMATIKA NAVODILA ZA OCENJEVANJE. Sobota, 4. junij 2011 SPOMLADANSKI IZPITNI ROK. Državni izpitni center

Booleova algebra. Izjave in Booleove spremenljivke

1. Definicijsko območje, zaloga vrednosti. 2. Naraščanje in padanje, ekstremi. 3. Ukrivljenost. 4. Trend na robu definicijskega območja

Transformator. Delovanje transformatorja I. Delovanje transformatorja II

Na pregledni skici napišite/označite ustrezne točke in paraboli. A) 12 B) 8 C) 4 D) 4 E) 8 F) 12

Splošno o interpolaciji

cot x ni def. 3 1 KOTNE FUNKCIJE POLJUBNO VELIKEGA KOTA (A) Merske enote stopinja [ ] radian [rad] 1. Izrazi kot v radianih.

IZVODI ZADACI (I deo)

p 1 ENTROPIJSKI ZAKON

V tem poglavju bomo vpeljali pojem determinante matrike, spoznali bomo njene lastnosti in nekaj metod za računanje determinant.

Odvode odvisnih spremenljivk po neodvisni spremenljivki bomo označevali s piko: Sistem navadnih diferencialnih enačb prvega reda ima obliko:

Bilance procesov brez reakcije. Kemijsko inženirstvo 2 Snovne in energijske bilance

Inverzni problem lastnih vrednosti evklidsko razdaljnih matrik

Uvod v numerične metode

Univerza v Ljubljani Fakulteta za računalništvo in informatiko MATEMATIKA. Polona Oblak

TOPNOST, HITROST RAZTAPLJANJA

Najprej zapišemo 2. Newtonov zakon za cel sistem v vektorski obliki:

Osnovne lastnosti odvoda

Matematika. Funkcije in enačbe

Naloge iz vaj: Sistem togih teles C 2 C 1 F A 1 B 1. Slika 1: Sile na levi in desni lok.

PRESECI SA PRSLINOM - VELIKI EKSCENTRICITET

Iterativne metode - vježbe

1 Seštevanje vektorjev in množenje s skalarjem

Uvod v numerične metode (matematika)

Spoznajmo sedaj definicijo in nekaj osnovnih primerov zaporedij števil.

Programi v Matlabu za predmet numerične metode

transformacija j y i x x promatramo dva koordinatna sustava S i S sa zajedničkim ishodištem z z Homogene funkcije Ortogonalne transformacije

Ovdje će se prikazati dva primjera za funkciju cilja sa dvije varijable: kružnicu i elipsu.

5 TIRISTORSKA STIKALA IN NASTAVLJALNIKI

VERIŽNI ULOMKI IN NESKONČNE VRSTE

SEMINARSKA NALOGA Funkciji sin(x) in cos(x)

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

Zbirka rešenih izpitnih nalog iz numeričnih metod

Tokovni transformator z elektronskim ojačevalnikom

Sarò signor io sol. α α. œ œ. œ œ œ œ µ œ œ. > Bass 2. Domenico Micheli. Canzon, ottava stanza. Soprano 1. Soprano 2. Alto 1

1 Fibonaccijeva stevila

ZBIRKA REŠENIH NALOG IZ MATEMATIKE II

Navadne diferencialne enačbe

PONOVITEV SNOVI ZA 4. TEST

Trigonometrijski oblik kompleksnog broja

Νόµοςπεριοδικότητας του Moseley:Η χηµική συµπεριφορά (οι ιδιότητες) των στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατοµικού τους αριθµού.

Linearne preslikave. Poglavje VII. 1 Definicija linearne preslikave in osnovne lastnosti

Izpeljava Jensenove in Hölderjeve neenakosti ter neenakosti Minkowskega

Kombinatorika. rekurzivnih enačb in rodovne funkcije. FMF Matematika Finančna matematika. Vladimir Batagelj. Ljubljana, april

Matematika 1. Gregor Dolinar. 2. januar Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. Gregor Dolinar Matematika 1

Afina in projektivna geometrija

NEPARAMETRIČNI TESTI. pregledovanje tabel hi-kvadrat test. as. dr. Nino RODE

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

1. UREJENE OBLIKE KVADRATNE FUNKCIJE

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

Transcript:

Numerčno reševanje dferencaln enačb I Dferencalne enačbe al ssteme dferencaln enačb rešujemo numerčno z več razlogov:. Ne znamo j rešt analtčno.. Posamezn del dferencalne enačbe podan tabelarčno. 3. Podatke dobvamo sprot z nekega procesa. Obravnaval bomo tr metode:. Eulerjevo metodo. Izboljšano Eulerjevo metodo 3. Metodo Runge-Kutta 44 Numerčno reševanje dferencaln enačb II Obravnaval bomo tr metode:. Eulerjevo metodo. Izboljšano Eulerjevo metodo 3. Metodo Runge-Kutta 45 Numerčno reševanje dferencaln enačb II Pr reševanju dferencaln enačb ščemo neznano funkcjo. Neznano funkcjo lako dobmo v oblk tabele, kar velja pr zgoraj naveden metoda, medtem, ko pr varacjsk metoda lako dobmo končne funkcjske vrste. Funkcjska vrsta je vsota, kjer so posamezn člen funkcje. Če je členov neskončno, govormo o neskončn vrst. Prmer funkcjske vrste: 3 4 e = + + + + + L! 3! 4! = n= 0 n n! 46

Eulerjeva metoda Metoda deluje tako, da v dferencaln enačb odvode nadomestmo z njovm ulomljenm dferencam. Iz nekaj znan začetn vrednost funkcje ( 0,,, ) lako zračunamo začetne ulomljene dference: 3 0 0 ( - 0 )/ ( - + 0 )/ ( 3-3 +3-0 )/ 3 0 + ( - )/ ( 3 - + )/ ( 4-3 3 +3 - )/ 3 0 + ( 3 - )/ ( 4-3 + )/ 0 +3 3 ( 4-3 )/ 0 +4 4 47 Prmer Eulerjeve metode I Rešmo dferencalno enačbo: ' ( ) = ( ) ( 0) = 0. 5 V dferencalno enačbo vstavmo prvo končno dferenco, k ma splošno oblko: + = Dferencalna enačba dob oblko: + = 48 = + = + + + = ( +) Prmer Eulerjeve metode II Iz enačbe zrazmo funkcjsko vrednost z najvšjm ndeksom. Če je enačba takšna, da to n mogoče, potem te metode ne moremo uporabt. Za prezkus kvaltete dobljen rezultatov, rešmo dferencalno enačbo tud analtčno. Uporabmo separacjo spremenljvk: d ' ( ) = = d d 49

d = d Prmer Eulerjeve metode III d = d ln ( ) = + C e C = e + = C e Konstanto C zračunamo tako, da je zpolnjena začetna vrednost: 0 ( ) = 0,5 = C e C 0, 5 0 = = 0,5 e 50 Prmer Eulerjeve metode IV Za korak ntegracje vzamemo vrednost 0,. 0,0 0, 0, 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9,0 0,5000 0,556 0,607 0,6749 0,7459 0,844 0,9,0069,8,98,359 EU 0,5000 0,5500 0,6050 0,6655 0,73 0,8053 0,8858 0,9744,078,790,969 ε 0,00% 0,47% 0,93%,40%,86%,3%,77% 3,3% 3,68% 4,3% 4,58% 5 Prmer Eulerjeve metode V,6000,4000,000,0000 0,8000 EU 0,4000 0,000 0,0000 0,0 0, 0,4 0,6 0,8,0 5 3

Prmer Eulerjeve metode VI Za korak ntegracje vzamemo dvojno vrednost za prmerjavo natančnost zračuna, torej 0,. 0,0 0, 0,5000 0,607 EU 0,5000 ε 0,00%,75% 0,4 0,7459 0,700 3,47% 0,6 0,9 0,8640 5,7% 0,8,8,0368 6,83%,0,359,44 8,46% 53 Prmer Eulerjeve metode VII,6000,4000,000,0000 0,8000 EU 0,4000 0,000 0,0000 0,0 0, 0,4 0,6 0,8,0 54,6000 Prmer Eulerjeve metode VII,4000,000,0000 0,8000 () () 0,4000 0,000 0,0000 0,0 0, 0,4 0,6 0,8,0, 55 4

Izboljšava Eulerjeve metode I Metodo pozkušamo zboljšat z več doslednost. Opazujemo dve točk na krvulj, med katerma je razdalja. 56 Izboljšava Eulerjeve metode I Prblžna vrednost odvoda na ntervalu [, + ] je enaka tangensu naklonskega kota α sekante skoz dve točk. = + ' = tan( α) 57 Izboljšava Eulerjeve metode I Iz slke lako vdmo, da ma krvulja v točk znatno drugačen naklonsk kot β, kot ga ma sekanta. 58 5

Izboljšava Eulerjeve metode I Prblžek dferencalne enačbe smo zapsal v točk, saj smo za vrednost funkcje vzel. V tej točk pa je prblžek odvoda slab (α β). ' ( ) = ( ) + = 59 Izboljšava Eulerjeve metode I Tangens naklonskega kota sekante α je enak odvodu funkcje bolj prot sredn ntervala, v točk t. 60 Izboljšava Eulerjeve metode I Ker je prblžek odvoda točen v točk t, je smselno, da vzamemo tud vrednost funkcje v točk t. ( ) + t + Za prblžno vrednost funkcje vzamemo kar srednjo vrednost. 6 6

Izboljšava Eulerjeve metode II Govormo centraln prblžk odvodov ter funkcjsk vrednost al pa o robn vrednost. V prejšnjem zgledu je bla vrednost funkcje robna vrednost, vrednost odvoda pa centralna vrednost, zato je napaka zagotovo večja, saj dferenčne enačbe ne razvjemo okrog ste točke. Pr razvoju dferenčne enačbe je potrebno pazt, da jemljemo bods centralne odvode n vrednost funkcje, bods robne odvode n vrednost funkcje. Zapšmo sedaj dferenčno enačbo s samm centralnm prblžk: + + + = 6 Izboljšava Eulerjeve metode III Iz enačbe zrazmo + : + + + = + = + + + + = + ( ) = ( ) + + + ( + ) = ( ) 63 Izboljšava Eulerjeve metode IV () ε zb () ε zb 0,0 0,5000 0,5000 0,00% 0,5000 0,00% 0, 0,556 0,5500 0,47% 0,556-0,0% 0, 0,607 0,6050 0,93% 0,608-0,0% 0,3 0,6749 0,6655,40% 0,675-0,03% 0,4 0,7459 0,73,86% 0,746-0,03% 0,5 0,844 0,8053,3% 0,847-0,04% 0,6 0,9 0,8858,77% 0,95-0,05% 0,7,0069 0,9744 3,3%,0075-0,06% 0,8,8,078 3,68%,35-0,07% 0,9,98,790 4,3%,307-0,08%,0,359,969 4,58%,3603-0,08% 64 7

,6000 Izboljšava Eulerjeve metode V,4000,000,0000 0,8000 zb 0,4000 0,000 0,0000 0,0 0, 0,4 0,6 0,8,0, 65 8