Смекни!
smekni.com

Краевые задачи и разностные схемы (стр. 3 из 7)

1 -2 1 -12 , 2
1 -2 1 0 , -1
1 -2 1 12 , -2

Четырех точечная аппроксимация второй производной

2 -5 4 -1 55 , -6
1 -2 1 0 -5 , -2
0 1 -2 1 -5 , -2
-1 4 -5 2 55 , -6

Пятиточечная аппроксимация второй производной

35 -104 114 -56 11 -150 , 12
11 -20 6 4 -1 15 , -3
-1 16 -30 16 -1 0 , 2
-1 4 6 -20 11 15 , 3
11 -56 114 -104 35 150 , -12

Шести точечная аппроксимация второй производной

225 -770 1070 -780 305 -50
50 -75 -20 70 -30 5
-5 80 -150 80 -5 0
0 -5 80 -150 80 -5
5 -30 70 -20 -75 50
-50 305 -780 1070 -770 225

Семи точечная аппроксимация второй производной

812 -3132 5265 -5080 2970 -972 137
137 -147 -255 470 -285 93 -13
-13 228 -420 200 15 -12 2
2 -27 270 -490 270 -27 2
2 -12 15 200 -420 228 -13
-13 93 -285 470 -255 -147 137
137 -972 2970 -5080 5265 -3132 812

Например, производная первого порядка

в точках m=0, 3, 5 для семи точечной аппроксимации будет иметь вид:

,

.

Аналогично выписываются выражения и для вторых производных в точках 0 и 2:

Таким образом, из приведенных таблиц можно выбрать аппроксимирующие выражения для производной в данной точке, включающие значения функции в точках нужного окружения.

4. Краевые задачи для уравнений второго порядка

При математическом описании реальных физических объектов чаще всего приходится иметь дело с дифференциальными уравнениями в обыкновенных или частных производных второго порядка с начальными, краевыми или граничными условиями.

Преобразование их в конечно-разностную систему алгебраических уравнений осуществляется аналогично: для каждой точки в области (интервале) интегрирования, где не задано краевое или граничное значение искомой функции, записывается исходное уравнение, в котором все производные выражены через заранее определенное число близлежащих ординат искомой функции, принадлежащих области, и вычислены все коэффициенты и функции независимых переменных в этой точке. К полученным таким образом уравнениям добавляются соотношения или значения функции и ее производных в точках границы области. В результате будет сформирована алгебраическая система уравнений с числом уравнений и неизвестных, равном общему числу точек области интегрирования.