Metody Numeryczne - przybliżenie pochodnych, wzór róznicowy i siatka
Stachu:
Zadanie z Metod Numerycznych. Nie wiem czy dobrze rozwiązuję zadania tego typu, czy ktoś mógłby
pomóc?
Zadanie dzieli się na dwie części:
1. Dana jest funkcja u(x,y)=u(x
i,y
j)≈u
i, j. Zapisać kolejno dla u(x,y)=u(x
i,y
j)≈u
i, j
wzory na przybliżenie pochodnych:
A. pierwszego rzędu, względem zmiennej y na podstawie wzoru:
B. drugiego rzędu, względem zmiennej x na podstawie wzoru:
| F(t) − 2F(t+Δt)+F(t+2Δt) | |
F''(t)≈ |
| |
| Δt2 | |
Tę część rozwiązałem następująco:
| F(t) − F(t−Δt) | |
A. F'(t)≈ |
| |
| Δt | |
du | | u(x,y) − u(x,y−Δy) | | u(xi,yj) − u(xi,yj−1) | |
| ≈ |
| = |
| = |
dy | | Δy | | Δy | |
| F(t) − 2F(t+Δt)+F(t+2Δt) | |
B. F''(t)≈ |
| |
| Δt2 | |
d2u | | u(x,y) − 2u(x+Δx,y) +u(x+2Δx,y) | |
| ≈ |
| = |
dx2 | | Δx2 | |
| u(xi,yj)−2u(xi+1,yj)+u(xi+2,yj) | | ui,j−2ui+1,j+ui+2,j | |
|
| = |
| |
| Δx2 | | Δx2 | |
2. Dana jest funkcja u(x,y)=u(x
i,y
j)≈u
i, j spełniająca zagadnienia brzegowe:
d2u | | du | |
| − RC |
| + u = 0 |
dx2 | | dy | |
u(x,0)=Δ, dla x∊[0,5]
u(5,y)=X, dla y∊[0,2]
A. Utworzyć wzór różnicowy dla podanego równania różniczkowego, korzystając ze wzorów z części
1 zadania.
B. Narysować siatkę. Zaznaczyć na niej wszystkie wprowadzone oznaczenia, punkty tworzące
otrzymany wzór różnicowy oraz warunki brzegowe. Przyjąć podział siatki na 6 części względem
zmiennych x i y.
Tę część rozwiązałem następująco:
A. Na podstawie powyższych wzorów na przybliżenie pochodnych:
| d2u | | du | |
|
| − RC |
| + u = 0 ⇒ |
| dx2 | | dy | |
| ui,j−2ui+1,j+ui+2,j | | ui,j−ui,j−1 | |
⇒ |
| − RC |
| + ui,j = 0 |
| Δx2 | | Δy | |
B. Starałem się przedstawić najlepiej jak umiem na rysunku. Same zaznaczenie punktów wydaję mi
się że rozumiem. Nie jestem jednak pewien zagadnień brzegowych.