多种微分方程数值解法的对比应用开题报告

 2022-03-23 19:37:29

1. 研究目的与意义

研究背景:科学技术中常常需要求解常微分方程的定解问题,求解常微分方程有各种各样的解析方法,但解析方法只能用来求解一些特殊类型的方程,实际问题中归结出来的微分方程主要靠数值解法,所以求微分方程的数值解是一项十分重要的工作。然而求解微分方程的数值解的方法有很多,需要对不同算法的误差、收敛性、稳定性等进行分析,选择适用的算法解决具体问题。

目的及意义:通过对该课题的研究可以掌握常微分方程数值解的基本理论,使用软件绘制解的仿真图,加深对欧拉法、改进欧拉法、龙格-库塔法、阿当姆斯法等数值解法的理解,对比分析不同解法的特点,并能根据实际问题选择适用的解法。对在数值分析这一领域的知识探究和理论应用的能力有极大提高,培养进一步深入学习数学和研究实际问题的兴趣。

2. 研究内容和预期目标

研究内容:学习常微分方程边值问题的解法,并深入理解常微分方程的数值解法的内涵,对不同的解法进行理论分析,包括误差分析,收敛性,稳定性,计算量大小等,然后通过使用计算机软件求解具体的微分方程的解,画出其解的曲线的仿真图,最终能够依据分析结果选择适用的算法。

预期目标:掌握常微分方程数值解法的基本理论,能够理解欧拉法、改进欧拉法、龙格-库塔法、阿当姆斯法等解法,能够对比分析不同解法的特点,可以使用计算机软件求解具体方程,并可以依据不同解法的特点解决实际问题。能够在导师指导下在数值分析领域展开更深入的学习和研究。

3. 研究的方法与步骤

1.收集资料,理解微分方程数值解法的理论。

2.寻找多个微分方程。

3.对每个方程用多种方法进行求解。

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4. 参考文献

1. 袁慰平,孙志忠,吴宏伟等,计算方法与实习(m), 东南大学出版社,南京, 2000

2. 华中理工大学数学系,计算方法(m),高等教育出版社,北京;斯普林格出版社,海德堡,1999.8

3. 李庆扬,王能超,易大义,数值分析(m), 清华大学出版社,北京;斯普林格出版社,海德堡,2001.8

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5. 计划与进度安排

1. 2022年3月9日-3月18日学生完成开题报告并收集资料

2. 2022年3月18日-4月1日完成课题大纲

3. 2022年3月20日-4月10日完成外文文献翻译

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