【摘要】:为了使差分方程初值问题的准确解yi 收敛于初值问题(8.1)的解y,必须使得当h→0 时,x =xi =a+ih 保持固定(n→∞)。定理8.4假设单步法具有p 阶精度,且函数Φ关于y 满足李普希兹条件,即存在常数L>0,使又设初值y0 是准确的,即y0 =y,则其整体截断误差注:①对于欧拉方法,Φ=f(x,y),故当f(x,y)关于y 满足李普希兹条件时它是收敛的。若单步法与初值问题(8.1)是相容的,则它至少是一阶方法。
为了使差分方程初值问题(8.24)的准确解yi 收敛于初值问题(8.1)的解y(x),必须使得当h→0 时,x =xi =a+ih 保持固定(n→∞)。
显然数值方法收敛是指整体截断误差ei =y(xi)-yi→0。
定理8.3 如果f(x,y)关于y 满足李普希兹条件,即存在常数L>0,使
且y″(x)有界,则欧拉方法的整体截断误差满足
由整体截断误差估计式知,当初值误差为0 时有
所以,当h→0 时,yi→y(xi)。 因此,在一定条件下,欧拉方法收敛,且收敛速度为O(h)。
一般地,有下面的收敛性定理。
定理8.4 假设单步法(8.24)具有p 阶精度,且函数Φ(x,y,h)关于y 满足李普希兹条件,即存在常数L>0,使(www.xing528.com)
又设初值y0 是准确的,即y0 =y(x0),则其整体截断误差
注:①对于欧拉方法,Φ(x,y,h)=f(x,y),故当f(x,y)关于y 满足李普希兹条件时它是收敛的。
②可以验证龙格⁃库塔方法的收敛性。
定义8.6 若单步法(8.24)的函数Φ(x,y,h)满足
则称式(8.24)与初值问题(8.1)相容,并称式(8.25)为相容条件。
相容性是指数值方法逼近微分方程,当h→0 时可得到y′=f(x,y)。
定理8.5 假设Φ(x,y,h)关于h 连续。 若单步法(8.24)与初值问题(8.1)是相容的,则它至少是一阶方法。
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