分别讨论n=1,2,3,4下牛顿-科茨公式的代数精度
时间: 2023-09-09 10:12:32 浏览: 1140
牛顿-科茨公式是一种数值求解常微分方程的方法,其代数精度是指在计算过程中截断误差的阶数。下面分别讨论n=1,2,3,4时的代数精度:
n=1时,牛顿-科茨公式为:$y_{n+1}=y_n+hf(t_n,y_n)$。该公式的截断误差为$O(h^2)$,因此代数精度为1。
n=2时,牛顿-科茨公式为:$y_{n+1}=y_n+\frac{h}{2}(f(t_n,y_n)+f(t_{n+1},y_n+hf(t_n,y_n)))$。该公式的截断误差为$O(h^3)$,因此代数精度为2。
n=3时,牛顿-科茨公式为:$y_{n+1}=y_n+\frac{h}{6}(f(t_n,y_n)+4f(t_n+\frac{h}{2},y_n+\frac{h}{2}f(t_n,y_n))+f(t_{n+1},y_n+hf(t_n+\frac{h}{2},y_n+\frac{h}{2}f(t_n,y_n))))$。该公式的截断误差为$O(h^4)$,因此代数精度为3。
n=4时,牛顿-科茨公式为:$y_{n+1}=y_n+\frac{h}{24}(55f(t_n,y_n)-59f(t_n+\frac{h}{2},y_n+\frac{h}{2}f(t_n,y_n))+37f(t_n+h,y_n+hf(t_n+\frac{h}{2},y_n+\frac{h}{2}f(t_n,y_n)))-9f(t_n+3h/4,y_n+3h/4f(t_n+h/2,y_n+h/2f(t_n,y_n))))$。该公式的截断误差为$O(h^5)$,因此代数精度为4。
因此,随着n的增加,牛顿-科茨公式的代数精度也随之提高。
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