Metoda Eulera-Volterry

Równania różniczkowe i całkowe. Równania różnicowe. Transformata Laplace'a i Fouriera oraz ich zastosowanie w równaniach różniczkowych.
janusz47
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 7917
Rejestracja: 18 mar 2009, o 16:24
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 30 razy
Pomógł: 1671 razy

Metoda Eulera-Volterry

Post autor: janusz47 »

Istnieje kilka metod numerycznego rozwiązania równania całkowego Volterry drugiego rodzaju:

\(\displaystyle{ u(x) = f(x) + \int_{a}^{x} k(x,t)u(t) dt \ \ (1) }\)

Równanie \(\displaystyle{ (1) }\) możemy zredukować do równania Fredholma, jeśli rozszerzymy jego jądro, dokonując podstawienia:

\(\displaystyle{ K(x,t)= \begin{cases} k(x,t), \ \ \mbox{jeśli} \ \ a < t \leq x \\ 0, \ \ \mbox{jeśli} \ \ x < t \leq b, \end{cases} }\)

wtedy

\(\displaystyle{ u(x) = f(x) + \int_{a}^{b} K(x,t)u(t) dt. }\)

Wybieramy długość kroku \(\displaystyle{ h>0 }\) i dokonujemy dyskretyzacji przedziału całkowania \(\displaystyle{ x, \ \ x_{j} = a + ih, \ \ i = 0,1,2,... }\)

Metoda Eulera-Volterry polega na konstrukcji ciągu aproksymującego wartość \(\displaystyle{ u: }\)

\(\displaystyle{ u_{n} = f(x_{n}) + \sum_{j=0}^{n-1}hk(x_{n}, x_{j})u_{j}, \ \ j=0,1,2,...}\)

Przykład

\(\displaystyle{ u(x) = x + \int_{0}^{x} xtu(t)dt,}\)

z \(\displaystyle{ h = 0,2 }\)

Program w MATLAB

Kod: Zaznacz cały


function Euler_Volterra(k,f,a,b,n) 
% Rozwiązanie równania Volterry  metodą Eulera
%  k(x,t)=jądro, f=f(x) dana funkcja. 
fprintf('\n') 
disp(' Rozwiązanie Metodą Eulera  równania całkowego Volterry drugiego rodzaju') 
disp('_______________________________') 
disp(' xi ui ') 
disp('_______________________________') 
h=(b-a)/n; 
u(1)=feval(f,a); 
for i=2:n+1 
% Współrzędne wektora f 
 x=a+(i-1)*h; 
 F=feval(f,x); 
 S=0; 
 for j=1:i-1 
 t=a+(j-1)*h; 
 S=S+u(j)*h*feval(k,x,t); 
 end 
 u(i)=F+S; 
end 
y=[a:h:b]'; 
for i=1:n+1 
 fprintf(' %9.4f %12.6f \n',y(i),u(i)) 
end 
Przykład

Kod: Zaznacz cały

function k=k1(x,t)
k=x*t;

function f=f1(x)
f=x;

Rozwiązanie Metodą Eulera  równania całkowego Volterry drugiego rodzaju
_______________________________
       xi          ui 
_______________________________
    0.0000     0.000000 
    0.2000     0.200000 
    0.4000     0.403200 
    0.6000     0.624154 
    0.8000     0.892124 
    1.0000     1.257894 
    1.2000     1.811368 
    1.4000     2.721882 
    1.6000     4.330125 
    1.8000     7.365543 
    2.0000    13.487127 
   
ODPOWIEDZ