Материал: Приближенные методы-Буханько АА

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

№

 

1

2

3

 

4

 

 

5

 

 

6

 

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

4

5

3

 

5

 

 

5

 

 

3

 

2

3

2

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

3

5

2

 

8

 

 

6

 

 

10

 

5

3

4

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№

 

11

12

13

 

14

 

 

15

 

 

16

 

17

18

19

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

2

3

4

 

3

 

 

4

 

 

5

 

4

4

6

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

7

4

8

 

5

 

 

2

 

 

4

 

6

4

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II.2. Методом сеток найти приближенное решение первой смешанной за-

дачи для волнового уравнения на отрезке [0, l] :

 

 

 

 

 

 

 

 

u

a2u

xx

, x

0,l , t 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

tt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u x, 0

x x l , ut

x, 0

0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u 0,t

 

u

l,t

0.

 

 

 

 

 

Сравнить результаты вычислений с аналитическим решением.

№

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

a

3

3/2

2

2/3

4

2

1/2

1/3

1/3

2/3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

3

3

1

2/3

2

2

1

1/2

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

4

1/3

3

3/2

3

2

1/2

1/2

3/2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

3

2

3/2

3/2

2

1/2

3/2

1/2

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II.3. Найти приближенное решение задачи Дирихле в квадрате с верши-

нами A(0, 0), B(0,1), C(1,1),

D(1, 0) :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

AB

1

y ,

u

 

 

BC

1

x ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

CD

2

y ,

u

 

AD

2

x

 

 

 

 

с шагом h 1 3 , применяя:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) метод сеток; б) метод усреднения Либмана с точностью 0,1.

56

№

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1 y

 

1 x

2 y

 

 

2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30 y

 

30 1

x2

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

30 y

 

30 cos

 

 

x

 

30 cos

 

 

y

 

30x

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50 y 1

y2

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

50sin

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20 y

 

20

 

 

 

 

20 y2

 

 

50x 1

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

50x 1 x

50 y 1 y2

50x 1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30sin

y

20x

20 y

 

 

30x 1

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30 1

y

 

 

 

 

 

20 y

 

 

30 1

 

x

20

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50sin

y

 

 

 

 

 

30 y2

 

 

50sin

x

30

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40 y2

40

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

40 sin

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50 y

 

50 1

 

x

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40 1

y

30x

30 y

 

 

40 1

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 y2 1

y2

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

10sin

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50sin

y

20x

20 y2

 

 

50sin

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30 y2

30 1

 

x

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20 y

 

20 cos

 

 

x

 

20 cos

 

y

 

20x

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40sin

y

 

 

 

 

 

50 y2

 

 

40sin

x

50

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 y

 

10

 

 

 

 

10 y2

 

 

30x 1

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 y

 

15 cos

 

 

x

 

15 cos

 

 

 

y

 

15x

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 y 1

y2

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

20sin

x

 

 

 

 

 

0

 

30x 1 x

30 y 1 y2

30x 1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

57

III Интегральные уравнения

III.1. Для краевой задачи

y p(x) y q(x) y f (x), x a, b

y(a) A3 , y (a) B3

получить соответствующее уравнение Вольтерра второго рода:

 

x

y x

K x, s y s ds f x

a

и найти его приближенное решение. Результат сравнить с точным решением.

III.2. Составить интегральное уравнение Фредгольма второго рода:

 

b

y x

K x, s y s ds f x

a

и найти его приближенное решение. Результат сравнить с точным решением.

Примечания: 1) Для составления уравнений использовать функции y(x) , K(x, s) , приведенные в табл. 4.1.

2) При составлении уравнения Фредгольма необходимо уточнить сходимость будущего решения, т.е. определить диапазон значений величины

1 .

M b a

Требования к оформлению курсовой работы

Оформление курсовой работы (структура, оформление текста, нумерация страниц и разделов, графический материал, таблицы, формулы и уравнения, список использованной литературы, приложения) производится согласно [7].

При выполнении работы предлагается использовать программные про-

дукты MathCAD, Maple и др.

58

№

y(x)

[a,b]

p(x)

q(x)

0,1, 0,1

K(x, s)

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

ln Nx

0,1N

 

 

0,1N

 

 

 

 

 

0,1N

e N 0,1N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

1

 

 

N

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[N

1, N

2]

[N

 

2, N

3]

[1, 2]

 

[N 1, N 2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(N 1)x 1

(N 1)x 1

(N 2)x 1

(N 2)x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1N

 

 

 

 

 

0,1Nx

 

 

0,1N 1

 

 

0,1N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

0

 

 

3

-2

3

-2

1

0

3

2

1

0

1

0

3

-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

(1

 

s)(e0,3xs

1)

 

1 x

s

 

 

 

x

 

s

 

1

x2

s2

2

 

xs

1

 

xs

 

 

 

 

 

 

 

 

№

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y(x)

 

 

0,1Nx4

 

 

 

x2

0,1N

(N

1)e 0,1Nx

0,1N ln Nx

 

 

 

N

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[a,b]

[N

 

2, N

1]

[N

 

 

 

3, N

2]

[N

 

 

4, N

3]

 

 

 

[1, 2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p(x)

(2N 1)x 1

(1 2N )x 1

(1 N)x 1

 

(2 N )x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q(x)

 

 

 

0,3N

 

 

 

 

 

0,3Nx

 

 

 

0,3Nx2

 

 

 

 

 

0,3N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1, 0,1

1

 

3

 

0

 

 

1

2

 

 

-1

 

1

0

1

0

 

 

1

 

2

3

 

 

-1

 

1

 

0

K(x, s)

 

 

1

 

s

 

 

 

 

 

 

 

x

 

s

 

 

 

 

x s

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

xs

 

 

 

 

 

 

 

x

 

s

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

1

 

 

x2

 

s2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y(x)

 

 

 

N

2

 

 

 

 

cos(Nx) 0,1N

sin(Nx)

0,1N

(N

 

1)x2

0,1N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 0, 2N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[a,b]

[N

 

5, N

4]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[N

 

 

6, N

5]

 

 

 

 

[ 2 , ]

 

 

 

[ 2 , ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p(x)

 

(N 3)x 1

(N 3)x 1

(3 N )x 1

(3N 1)x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q(x)

 

0,3N 1

 

 

 

 

 

N

 

1

x

 

 

 

N

 

 

1

x2

 

 

 

 

 

N

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

10x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1, 0,1

2

 

-1

 

1

 

 

0

1

 

 

0

 

3

2

0

1

 

2

 

-1

2

 

 

-1

 

0

 

1

K(x, s)

(1

 

s)(e0,2 xs

1)

 

 

 

 

2

 

s

 

 

 

 

2

 

 

 

x

s

 

 

 

 

 

 

x

s

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

xs

 

 

 

1

 

 

xs

 

 

 

 

 

 

 

x

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

59

№

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 2N

 

 

 

 

 

 

y(x)

 

0, 2N

 

 

 

 

 

e N

 

 

 

ln Nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

1

 

 

 

0,1N

 

 

0,1N

 

 

 

N

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[a,b]

 

 

 

 

[N,

 

 

 

 

 

[N

1,

 

 

 

 

[1, 2]

 

 

 

 

 

[N

 

 

2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

1]

 

 

 

 

 

 

 

N ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p(x)

 

(1 3N )x 1

 

(0,1N

 

1)x 1

(1

 

0,1N)x 1

(0, 2N

1)x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q(x)

 

 

 

 

N

2

x

 

 

 

 

 

0,1Nx2

 

 

 

 

0,1N

 

 

 

 

0,3N

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1, 0,1

0

 

1

 

-2

 

 

3

1

 

 

0

 

 

1

 

 

2

0

 

1

 

-2

 

 

1

-2

 

3

 

 

0

 

 

1

 

K(x, s)

(1

 

s)(e 0,1xs

1)

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

s

 

 

1

x

 

s

 

 

2

 

x2

 

 

 

s2

 

 

 

 

2

 

xs

 

 

 

 

2

 

 

xs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

19

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y(x)

 

 

(N 1)x4

 

 

1

 

cos(0, 2Nx)

sin(0,1Nx)

N

(0,1N

1)x2

 

 

 

3N

 

 

 

 

 

 

N

3

 

 

 

 

N

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[a,b]

 

 

 

 

[N

1,

 

 

 

 

 

 

 

[

 

, ]

 

 

 

 

[

 

, ]

 

 

 

 

 

[N

 

 

2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N 2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N 1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p(x)

 

(0,1N

1)x 1

(1

 

0, 2N)x 1

(0, 2N

 

1)x 1

(N

 

5)x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q(x)

 

 

1

 

N

x

 

 

 

 

 

2 N

x

 

 

 

2

 

 

N

x2

 

 

0,3Nx

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1, 0,1

0

 

1

 

2

 

 

3

-3

 

 

2

 

 

0

 

1

0

 

1

 

2

 

 

-3

1

 

0

 

 

-3

 

2

 

K(x, s)

 

 

 

1

x

 

 

(1

 

 

s)(e0,3xs

1)

 

 

 

1

 

x

 

 

1

x

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

xs

 

 

 

 

 

2

 

xs

 

 

 

1

 

 

xs

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

Источник: https://studfile.net/preview/15721948/