Смекни!
smekni.com

Метод Галеркіна пошуку розв’язку лінійної крайової задачі (стр. 3 из 4)




2.3.Тестовий приклад

Методом Галеркіна знайти наближений розв’язок рівняння,

, (11)

що задовольняє крайовим умовам

. (12)

Розв’язання:

Оберемо в якості системи базисних функцій

(
0, 1, 2, 3, 4) наступні тригонометричні функції:

,
,
,
,
.

Ці функції лінійно незалежні на відрізку

, причому функція
задовольняє крайовій умові (12), а інші функції – нульовим крайовим умовам. Будемо шукати розв’язок у вигляді

.

Знаходимо

(
= 0, 1, 2, 3, 4):

,

,

,

,

,

.

Обраховуємо коефіцієнти системи (10), використовуючи наступні позначення:

,
,

і враховуючи при цьому ортогональність системи тригонометричних функцій

(1,

,
,
,
, . . .)

,
,

,
,
,
,

,
,
,
,

,
,
,
,

,
,
,
.

Виконуючи відповідні скорочення, приходимо до системи

з якої одержуємо

,
,
. Таким чином маємо

.

В таблиці 1 наведено для порівняння значення отриманого наближеногорозв’язку і точного розв’язку

Наближений і точний розв’язок задачі (11), (12)

Таблиця 1:

-
0
1.429 2 3.714
1.368 2 3.718

Приклад розв'язання крайової задачі методом Галеркіна в середовищі Mathcad
Постановка задачі:
Серед усіх функцій y(x), визначених на інтервалі [a;b] і задовольняючих крайовим умовам y(a)=0 і y(b)=0 потрібно знайти таку, яка задовольняла б диференціальному рівнянню p(x)y''+q(x)y'+r(x)y+k(x)=0
Вихідні дані:
Границі інтервала:
Функція p(x):
Функція q(x)
Функція r(x)
Функція k(x):
Розрахункові формули:
Алгебраїчні базисні функції:
Число членів у сумі Рітца
Формування систем лінійних алгебраїчних рівнянь метода Галеркіна для випадку алгебраїчних базисних функцій:

A_al_2:= [на дискеті, Галеркін.mcd]

Число членів у сумі Рітца

A_al_3:= [на дискеті, Галеркін.mcd]

Розв'язання задачі
Розв'язання систем рівнянь - визначення коефіцієнтів сум Рітца:
Номер останнього утримуваного члена суми Рітца
Алгебраїчні базисні функції:
Задання кроку табулювання сум Рітца:
Побудова розв'язків у вигляді сум Рітца:
Алгебраїчні базисні функції: