Laborator 6. Integrarea ecuaţiilor diferenţiale

Σχετικά έγγραφα
Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

Metode Runge-Kutta. 18 ianuarie Probleme scalare, pas constant. Dorim să aproximăm soluţia problemei Cauchy

Integrala nedefinită (primitive)

Curs 4 Serii de numere reale

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Curs 1 Şiruri de numere reale

Subiecte Clasa a VIII-a

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Concurs MATE-INFO UBB, 1 aprilie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

Ecuatii trigonometrice

z a + c 0 + c 1 (z a)

Profesor Blaga Mirela-Gabriela DREAPTA

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

Criptosisteme cu cheie publică III

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Rezolvarea ecuaţiilor şi sistemelor de ecuaţii diferenţiale ordinare. Cuprins. Prof.dr.ing. Gabriela Ciuprina

Toate subiectele sunt obligatorii. Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. Se acordă din oficiu 10 puncte. SUBIECTUL I.

Teme de implementare in Matlab pentru Laboratorul de Metode Numerice

METODE NUMERICE: Laborator #5 Metode iterative pentru rezolvarea sistemelor: Jacobi, Gauss-Siedel, Suprarelaxare

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

Subiecte Clasa a VII-a

f(x) = l 0. Atunci f are local semnul lui l, adică, U 0 V(x 0 ) astfel încât sgnf(x) = sgnl, x U 0 D\{x 0 }. < f(x) < l +

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

riptografie şi Securitate

14. Grinzi cu zăbrele Metoda secţiunilor...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...3


Examen AG. Student:... Grupa:... ianuarie 2011

Fie I R un interval deschis, G R n, n 1, un domeniu şi f : I G R n. Forma generala a unei ecuaţii diferenţiale de ordinul întâi este: = f(x, y).

Laborator 1: INTRODUCERE ÎN ALGORITMI. Întocmit de: Claudia Pârloagă. Îndrumător: Asist. Drd. Gabriel Danciu

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

Curs 9: METODE NUMERICE UTILIZATE ÎN SIMULAREA SISTEMELOR DINAMICE

CONCURS DE ADMITERE, 17 iulie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

EDITURA PARALELA 45 MATEMATICĂ DE EXCELENŢĂ. Clasa a X-a Ediţia a II-a, revizuită. pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă

Ecuatii exponentiale. Ecuatia ce contine variabila necunoscuta la exponentul puterii se numeste ecuatie exponentiala. a x = b, (1)

Curs 2 Şiruri de numere reale

Examen AG. Student:... Grupa: ianuarie 2016

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

MARCAREA REZISTOARELOR

INTERPOLARE. y i L i (x). L(x) = i=0

SEMINAR TRANSFORMAREA FOURIER. 1. Probleme

T R A I A N ( ) Trigonometrie. \ kπ; k. este periodică (perioada principală T * =π ), impară, nemărginită.

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

VII. Metode numerice de rezolvare a problemelor de optimizare fără restricţii

Lucrarea de laborator nr. 14

SEMINAR TRANSFORMAREA LAPLACE. 1. Probleme. ω2 s s 2, Re s > 0; (4) sin ωt σ(t) ω. (s λ) 2, Re s > Re λ. (6)

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

1Ecuaţii diferenţiale

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

CURS 11. Rădăcină unei ecuatii: Cum se defineste o rădăcină aproximativă?

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 4. Măsurarea parametrilor mărimilor electrice

Puncte de extrem pentru funcţii reale de mai multe variabile reale.

Esalonul Redus pe Linii (ERL). Subspatii.

Analiza matematică, clasa a XI-a probleme rezolvate Rolul derivatei întâi

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Siruri de numere reale

* K. toate K. circuitului. portile. Considerând această sumă pentru toate rezistoarele 2. = sl I K I K. toate rez. Pentru o bobină: U * toate I K K 1

Sisteme de ecuaţii diferenţiale

CURS VII-IX. Capitolul IV: Funcţii derivabile. Derivate şi diferenţiale. 1 Derivata unei funcţii. Interpretarea geometrică.

avem V ç,, unde D = b 4ac este discriminantul ecuaţiei de gradul al doilea ax 2 + bx +

TEMA 9: FUNCȚII DE MAI MULTE VARIABILE. Obiective:

Proiectarea filtrelor prin metoda pierderilor de inserţie

Ecuaţii diferenţiale de ordinul întâi rezolvabile prin metode elementare

3. Momentul forţei în raport cu un punct...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...4

Lucrare. Varianta aprilie I 1 Definiţi noţiunile de număr prim şi număr ireductibil. Soluţie. Vezi Curs 6 Definiţiile 1 şi 2. sau p b.

Tranzistoare bipolare şi cu efect de câmp

1. Scrieti in casetele numerele log 7 8 si ln 8 astfel incat inegalitatea obtinuta sa fie adevarata. <

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu,

Concurs MATE-INFO UBB, 25 martie 2018 Proba scrisă la MATEMATICĂ

TEMA 7: INTEGRALE NEDEFINITE. Obiective:

IV. CUADRIPOLI SI FILTRE ELECTRICE CAP. 13. CUADRIPOLI ELECTRICI

( ) ( ) ( ) Funcţii diferenţiabile. cos x cos x 2. Fie D R o mulţime deschisă f : D R şi x0 D. Funcţia f este

Cursul Măsuri reale. D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 15

CURS XI XII SINTEZĂ. 1 Algebra vectorială a vectorilor liberi

1. Sisteme de ecuaţii liniare Definiţia 1.1. Fie K un corp comutativ. 1) Prin sistem de m ecuaţii liniare cu n necunoscute X 1,...

Noţiuni introductive

Progresii aritmetice si geometrice. Progresia aritmetica.

Lucrarea de laborator nr. 7

Transcript:

Laborator 6 Integrarea ecuaţiilor diferenţiale Responsabili: 1. Surdu Cristina(anacristinasurdu@gmail.com) 2. Ştirbăţ Bogdan(bogdanstirbat@yahoo.com) Obiective În urma parcurgerii acestui laborator elevul va fi capabil să înţeleagă şi să foloseasă diferite metode de rezolvare a ecuaţiilor diferenţiale, să compare diferite metode de rezolvare a ecuaţiilor diferenţiale, din punctul de vedere al avantajelor şi dezavantajelor acestor metode. Breviar teoretic Considerăm date: - I = [a, b] R, un interval închis; - f : I R R o funcţie continuă care asociază fiecărui punct (x, y) din domeniul de definiţie câte un număr real f(x, y); - o ecuaţie diferenţială: y = f(x, y). Definim problema diferenţială de ordinul 1 astfel: fiind date I, f, să se determine funcţia y : I R astfel încât x I, avem: y (x) = f(x, y(x)). Problema diferenţială cu condiţii iniţiale (problema Cauchy) constă în rezolvarea ecuaţiei: y = f(x, y) astfel încât y(x 0 ) = λ, unde λ R face parte din datele problemei. O funcţie f satisface o condiţie Lipschitz dacă x I, u, v R n, L > 0 astfel încât f(x, u) f(x, v) < L u v. Condiţia Lipschitz asigură existenţa şi unicitatea soluţiei problemei Cauchy. Metoda constructivistă Piccard construieşte: y(x) = λ + x x 0 f(t, y(t)dt Metoda nu e aplicabilă mereu (primitiva funcţiei f nu există sau e foarte greu de găsit). De aceea se apelează la diferite tehnici de integrare numerică. Aceste tehnici oferă valori aproximative ale soluţiei într-o diviziune a lui I, şi reprezintă subiectul acestui laborator. 1

Metode cu paşi separaţi Metoda Euler Se împarte intervalul I = [x 0 ; x 0 + a] în N intervale echidistante de lungime h = b a N ; se aproximează valoarea funcţiei y în punctele x i = x 0 + i h, astfel: y 0 = λ y i+1 = y i + h f(x i, y i ), i = 0 : N 1 Metode de tip Runge-Kutta Se procedează astfel: -se împarte intervalul [x i, x i+1 ] în q subintervale cu abscisele: x ij = x i0 u j h, 0 u j 1, u 0 = 0, u q = 1. Numărul subintervalelor q determină rangul metodei, iar numărul p determină ordinul metodei (medoda este de ordin p dacă dezvoltarea lui y(x) în serie Taylor este egală cu dezvoltarea conform metodei Runge-Kutta, până la gradul p). Considerând q = 2, p = 2, u 1 = 1 2, obţinem metoda tangentei ameliorate: y i+1 = y i + h 2 [f(x i, y i ) + f(x i + h, y i + h f(x i, y i ))] Frecvent, se foloseşte o metodă Runge-Kutta de ordinul 4: K 1 = h f(x i, y i ) K 2 = h f(x i + h 2, y i + K 1 2 ) K3 = h f(x i + h 2, y i + K 2 2 ) K 4 = h f(x i + h, y i + K3) y i+1 = y i + K 1 + 2K 2 + 2K 3 + K 4 6 2

Metode cu paşi legaţi Metodele cu paşi separaţi sunt utilizte frecvent datorită simplităţii lor şi faptului că necesită puţine informaţii iniţiale. Ele au dezavantajul lipsei de precizie. Metodele cu paşi legaţi (sau multipas) folosesc mai multe informaţii iniţiale, deci sunt mai precise. Există două tipuri de metode: metode explicite şi metode implicite. O formulă generalizată este: y k+1 = r α j y k j + h j=0 r β j f k j j= 1 Dacă β 1 = 0, atunci metoda este explicită; altfel, este implicită. Prin îmbinarea unei metode explicite cu una implicite se obţin metode predictor-corector: prin metoda explicită se prezice o valoare pentru y k+1, iar această valoare se corecteză prin metoda implicită. Astfel, putem aplica metoda Adams-Bashforth de ordinul 3 pentru a calcula y p k+1 (y k+1 prezis, de unde provine superscriptul (p)): y (p) k+1 = y k + h 12 [23 f k 16 f k 1 + 5 f k 2 ] Mai departe, putem corecta acest y (p) k+1, folosind metoda implicită Adams- Moulton de ordin 2: y (c) k+1 = y k + h [5 y(p) k+1 12 + 8 y k y k 1 ] Observaţie. Pentru a trimite o funcţie ca parametru unei alte funcţii, funcţia parametru trebuie să fie precedată de semnul @. Exemplu: function y = f( parametru1, @parametru2) y = parametru2(parametru1); endfunction 3

Aplicaţii 1. a) [2 puncte] Să se scrie o funcţie (Euler.m) care să rezolve o ecuaţie diferenţială, folosind metoda Euler. Această funcţie va primi ca date de intrare: x0, capătul stâng al intervalului I; a, lungimea acestui interval; n, numărul de puncte în care se evaluează funcţia yx; y0 = λ; f este funţia de integrat. Funcţia are ca rezultat vectorul y. b) [1 punct] Scrieţi o funţie în limbajul de programare Matlab (Euler2) care integrează un sistem de ecuaţii diferenţiale, folosindu-vă de funcţia de la punctul a). Datele de intrare ale funcţiei sunt: x0, capătul stâng al intervalului I; a, lungimea acestui interval; n, numărul de puncte în care se evaluează funcţia y(x); y10 = λ 1, adică condiţia iniţială a primei ecuaţii; y20 = λ 2, adică condiţia iniţială a celei de-a doua ecuaţii; f1 este funţia de integrat a primei ecuaţii; f2 este funţia de integrat a celei de-a doua ecuaţii. Funcţia va avea ca rezultat vectorii y1 şi y2, adică soluţia primei, respectiv celei de-a doua ecuaţii. 2) [2 puncte] Scrieţi o funcţie care să rezolve o ecuaţie diferenţială folosind metoda tangentei ameliorate. Functia va avea ca date de intrare: a, b: capete de integrare; n, numărul de puncte; f, funcţia de integrat; y0, adică condiţia iniţială. Rezultatul funcţiei va fi vectorul y. 3) a) [2 puncte] Implementaţi o funcţie în limbajul de programare Matlab care să rezolve o ecuaţie diferenţială, folosind algoritmul Runge-Kutta de ordin 4.Date de intrare: a, b: intervalul de integrare; n: numărul de puncte; y0: condiţia iniţială f: funcţia de integrat. Date de ieşire: vectorul y, rezultatul algoritmului. 4

b) [1 punct] Folosind funcţia de la punctul anterior, mai scrieţi o funcţie care să rezolve un sistem de 2 ecuaţii diferenţiale. Ambele ecuaţii se rezolvă pe invervalul delimitat de parametrii a şi b, într-un număr n de puncte; f1, f2 reprezintă prima funcţia primului sistem, respectiv celui de-al doilea; y10, y20 reprezinta condiţia iniţială a primei ecuaţii, respectiv celei de-a doua. Funcţia va avea ca rezultat vectorii y1 şi y2 (soluţia primei ecuaţii, respectiv celei de-a doua). 4)[2 puncte] Scrieţi o funcţie Matlab care să rezolve o ecuaţie diferenţială folosind metoda predictor-corector. Valorile iniţiale ale soluţiei se vor aproxima, folosind una din metodele implementate anterior. Date de intrare: a, b: intervalul de integrare; n: numărul de puncte; y0: condiţia iniţială (parametru necesar aproximării valorilor iniţiale ale soluţiei; f: funcţia de integrat. 5