Rungekuttametodene løser initialverdiproblemer på formen y' = F x, y, y x 0

Like dokumenter
Newtons metode er en iterativ metode. Det vil si, vi lager en funksjon. F x = x K f x f' x. , x 2

: subs x = 2, f n x end do

Newtons metode er en iterativ metode. Det vil si, vi lager en funksjon. F x = x K f x f' x

with plots plot sin x, x =KPi..Pi Pi 3 eval tan eval cos K1 1 > evalf sin 3 2 K 2 $Pi

Eksempel: s d taylor sin x, x = 0, 9

x (logaritemen med a som grunntall) skrives log a

Oppgave x, x$1 f 1 x := K 1. x d diff. x 2. subs x = 2, f 2 K x, x$2 f 2 x := 2. x x, x$3 f 3 x := K 6.

120 x5 K x7 C O x 9

Tegning av fasediagram med Maple

Oppgave x d 1.0 for n from 1 by 1 to 200 do x d sin x end do

Den krever at vi henter ned Maples plottekommandoer fra arkivet. Det gjør vi ved kommandoen

Oppgave Iterasjonen ser ut til å konvergere sakte mot null som er det eneste fikspunktet for sin x.

Om plotting. Knut Mørken. 31. oktober 2003

Øving 6 Tallfølger og differenslikninger

plot sin x, x =KPi..Pi

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Inf109 Programmering for realister Uke 5. I denne leksjonen skal vi se på hvordan vi kan lage våre egne vinduer og hvordan vi bruker disse.

z = f x, y for x, y 2 D (kartesiske koordinater) Maplekommando: plot3d f x, y, x = a..b, y = c..d.

MAT 1110: Obligatorisk oppgave 1, V-07: Løsningsforslag

NTNU. TMA4105 Matematik 2 våren Maple-øving 1. Viktig informasjon. Institutt for matematiske fag. maple01 1.

TMA4105 Matematikk 2 Vår 2008

Skal man tegne grafen til en likning, må Maples plotteprogrammer hentes inn. Det gjør man ved kommandoen

Ekstraoppgave with plots. Vi plotter først de to flatene x 2 C y 2 = 1 og z = 4 K x for å få en ide om hvordan T ser ut.

Numerisk løsning av differensiallikninger Eulers metode,eulers m

3.1 Første ordens lineære difflikninger. y + f(x)y = g(x) (3.1)

Løsningsforslag. og B =

Prosent- og renteregning

EKSAMEN I MA0002 Brukerkurs B i matematikk

Ekstraoppgave

MAT1110: Obligatorisk oppgave 2, V Løsningsforslag

Løsning, funksjoner av flere variable.

Obligatorisk oppgave 1

1 x 2 C 1. K 1 2 ek1 2 x C e x

Eksamen R2 høsten 2014 løsning

Oppgave P1 d implicitplot y = sinh x, x = 0..5, y = 0..5, color = red P2 := PLOT...

Svingninger i en elektrisk RCL-krets med og uten påtrykt vekselspenning.

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Eksempeloppgave 1T, Høsten 2009

Plotting av data. Kapittel Plott med plot-funksjonen

Rekker (eng: series, summations)

Skilpaddekunst. Steg 1: Møt skilpadden. Sjekkliste. Introduksjon. Turtles

MA forelesning

Emne 9. Egenverdier og egenvektorer

MA2501 Numeriske metoder

Anvendelser av derivasjon.

UNIVERSITETET I OSLO

MAT-INF 1100: Obligatorisk oppgave 1

11. september Institutt for geofag Universitetet i Oslo. GEO En Introduksjon til MatLab. Kapittel 5 (del 2) Ada Gjermundsen

Oppgave : For å plotte disse figurene, henter vi inn Maples plottekommandoer:

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 5 Litt oppsummering undervegs Løsningsforslag

Oblig 3 i FYS mars 2009

Eksempelsett R2, 2008

Ulikheter. Vi gir her eksempel på hvordan man kan finne ut hvornår ulikheter er sanne på forskjellige måter.

Ekstraoppgave

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

En enkel while-løkke. 1 of :28. 2 of :28. while-løkker gjentar instruksjonene så lenge en betingelse er oppfylt

DEL 1. Uten hjelpemidler. Oppgave 1 (3 poeng) Oppgave 2 (3 poeng) Oppgave 3 (4 poeng) Oppgave 4 (4 poeng) Deriver funksjonene. b) g( x) 5e sin(2 x)

KORT INNFØRING I GEOGEBRA

QED Matematikk for grunnskolelærerutdanningen. Bind 1 og 2. GeoGebra-øvelser i funksjonslære. Av Peer Sverre Andersen

Separable differensiallikninger.

f (x) = a 0 + a n cosn π 2 x. xdx. En gangs delvisintegrasjon viser at 1 + w 2 eixw dw, 4 (1 + w 2 ) 2 eixw dw.

Rekker (eng: series, summations)

Notat 6 - ST februar 2005

TDT4100 Objektorientert programmering

Utførelse av programmer, metoder og synlighet av variabler i JSP

Lær å bruke Microsoft Mathematics, Matematikk-tillegget i Word og WordMat. Av Sigbjørn Hals

Høgskolen i Oslo og Akershus. i=1

Løsningsforslag for eksempeloppgave REA3026 Matematikk S1 - April eksamensoppgaver.org

Øvingsforelesning i Matlab TDT4105

Løsningsforslag. Innlevering i BYFE/EMFE 1000 Oppgavesett 1 Innleveringsfrist: 14. september klokka 14:00 Antall oppgaver: 3.

Bioberegninger - notat 4: Mer om sannsynlighetsmaksimering

Argumenter fra kommandolinjen

Utførelse av programmer, funksjoner og synlighet av variabler (Matl.)

Eksamen R2 høsten 2014

MAPLE-LAB La oss utføre en enkel utregning.

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

Ekstraoppgave

Enkel matematikk for økonomer 1. Innhold. Parenteser, brøk og potenser. Ekstranotat, februar 2015

Eksamen R2, Våren 2009

Sprettball Erfaren ComputerCraft PDF

MAT-INF 1100: Obligatorisk oppgave 1

Løsningsforslag for MAT-0001, desember 2009, UiT

Del 2: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

Differensiallikninger Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Innleveringsoppgave 3

Prøve i Matte 1000 BYFE DAFE 1000 Dato: 03. mars 2016 Hjelpemiddel: Kalkulator og formelark. Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

1. Finn egenverdiene og egenvektorene til matrisen A = 2 1 A =

Differensiallikninger definisjoner, eksempler og litt om løsning

Del 2: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

CAS GeoGebra. Innhold. Matematikk for ungdomstrinnet

Eksamen R2, Høst 2012, løsning

L(t 2 ) = 2 s 3, 2. (1. Skifteteorem) (s 2) 3. s 2. (Konvolusjonsteoremet) s 2. L 1 ( Z. = t, L 1 ( s 2 e 2s) = (t 2)u(t 2). + 1

Husk at du skal ha to vinduer åpne. Det ene er 'Python Shell' og det andre er for å skrive kode i.

3x ( x. x 1 x a 3 = 1 2 x2. a) Bestem rekkens kvotient og rekkens første ledd.

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 3. Løsningsforslag

x(x 1)(x 2) p(x) = 3,0 1( 1 1)( 1 2) Newtons interpolasjonsformel: Tabellen over dividerte differenser er gitt ved

Bygg et Hus. Steg 1: Prøv selv først. Sjekkliste. Introduksjon. Prøv selv

Skilpadder hele veien ned

TMA4100 Matematikk 1, 4. august 2014 Side 1 av 12. x 2 3x +2. x 2

TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N Vår 2013

Transkript:

Rungekuttametodene løser initialverdiproblemer på formen y' = F x, y, y x 0 = y 0 der F x, y står for et uttrykk i x og y. De er iterative metoder, så for - løkker egner seg ypperlig i denne sammenengen. Vi må bare vite va som skal utføres i løkken. For å plotte punktene vi får, skal vi bruke kommandoen pointplot men da må vi ente inn Maples plottekommandoer wit plots Ekstraoppgave 4.6.1 Iterasjonen er er y n C x n K 1 C x n K 1 $y n K 1 med y 0 = 0, x 0 = 0 (i) Vi setter startverdiene for x og y, verdien for og definerer plottet P 1 Legg merke til at vi bruker akeparenteser når vi skriver inn indekser. Kommandoen pointplot brukes for å plotte ett og ett punkt. av det første punktet. x 0 d 0 : y 0 d 0 : d 0. For å finne de resterende punktene og definere plottene for dem, bruker vi en for - løkke. Kontroller selv at denne løkken gjør akkurat det vi vil: for n from 1 by 1 to 5 do y n d y n K 1 C $ x n K 1 C x n K 1 $y n K 1 : x n d x n K 1 C end do For å plotte disse punktene, lager vi en liste av dem som vi kan kalle va vi vil. Her er listen kalt points

Kommandoen for å lage en slik liste er seq Legg merke til at vi bruker akeparentes rundt de to koordinatene til punktet også. Og så plotter vi punktene ved jelp av kommandoen pointplot, color = blue Eller vis du vil a linjestykker mellom punktene: plot points, color = blue Et lite råd på slutten: Dersom man skal plott mange punkter, og ikke trenger å vite tallkoordinatene til punktene, kan man unngå utskriften etter for -løkken og listekonstruksjonen ved å avslutte disse kommandoene med kolon. Prøv for eksempel x 0 d 0 : y 0 d 0 : d 0. : for n from 1 by 1 to 5 do y n d y n K 1 C $ x n K 1 C x n K 1 $y n K 1 d x n K 1 C end do: : plot points, color = blue : x n Ekstraoppgave 4.6. Rungekuttametodene løser initialverdiproblemer på formen y' = F x, y, y x 0 = y 0 der F x, y står for et uttrykk i x og y. De er iterative metoder, så for - løkker egner seg ypperlig i denne sammenengen. Vi må bare vite va som utføres i løkken.

Iterasjonen er er y n C xx n K 1 C xx n K 1 yy n K 1 der xx n K 1 = x n K 1 C og yy n K 1 C x C x n K 1 n K 1 y n K 1 $ med y 0 = 0, x 0 = 0 Her ar vi skrevet xx og yy istedenfor at x og at y Siden det ikke står noe multiplikasjonstegn mellom de to x K ene eller ykene, oppfatter Maple dem som nye navn. (i) Først setter vi startverdiene. Ikke eng dere opp i at Maple bare kvitterer for den siste kommandoen -- Maple ar merket seg alle tre. x 0 d 0 : y 0 d 0 : d 0. for n from 1 by 1 to 5 do xx n K 1 d x n K 1 C : yy n K 1 d x n K 1 C x n K 1 $y n K 1 $ C $ xx n K 1 C xx n K 1 $yy n K 1 : x n d x n K 1 C end do : y n d y n K 1 Ekstraoppgave 4.6.3 Iterasjonen er nå adskillig mer komplisert. Spesielt brukes funksjonsuttrykket F x, y = x C x$y gjentatte ganger. Det enkleste er derfor å definere denne funksjonen i Maple. Men det er en funksjon som er avengig av to variable. Definisjonen blir derfor F d x, y /x C x$y

Når vi skriver inn all beregningen som skal foregå i for-løkken, må vi passe på rekkefølgen. Uttrykket for y n må komme etter at vi ar gitt verdi til m n K 1. Uttrykket for m n K 1 må komme etter at vi ar gitt verdier til m1 n K 1, m n K 1, m3 n K 1 og m4 n K 1. Og disse siste 4 uttrykkene må komme akkurat i den rekkefølgen (fordi de avenger av verandre på den spesielle måten de gjør). (i) Først setter vi startverdiene. Ikke eng dere opp i at Maple bare kvitterer for den siste kommandoen -- Maple ar merket seg alle tre. x 0 d 0 : y 0 d 0 : d 0.; for n from 1 by 1 to 5 do m1 n K 1 d F x n K 1, y n K 1 : m n K 1 d F x n K 1 C, y n K 1 m1 n K 1 $ C : m3 n K 1 d F x n K 1 C m n K 1 $, y n K 1 C : m4 n K 1 d F x n K 1 C, m1 n K 1 C $ m n K 1 C $m3 n K 1 C m4 n K 1 y n K 1 C m3 n K 1 $ : m n K 1 d : y n d y n 6 K 1 C m n K 1 $ : x n d x n K 1 C end do eller vis du eller vil a linjestykkene mellom punktene: plot points, color = blue Ekstraoppgave 4.6.4. Ved diskretisering på intervallet Det gjør vi ved å sette a, b med skrittlengde skriver vi om differensiallikningen til en differenslikning.

x n = a C n, y x n z y n, y' x n z y n C 1 K y n og y'' x n z y' x K y' x n C 1 n inn i differensiallikningen. z y n C K y n C 1 K y n C 1 K y n = y n C K y n C 1 C y n y'c x $y = 4 omformes da til y n C 1 K y n C $x n $yn = 4 slik at y n C 1 = y n K $x n $yn C 4 Initialbetingelsen y 0 = 0 omformes til y 0 = 0. Dessuten skal = 0.1 ifølge oppgaven. Vi trenger derfor 0 trinn for å komme til x =. d 0.1 : x 0 d 0 : y 0 d 0 for n from 0 by 1 to 19 do y n C 1 d y n K $x n $y n C 4$ : x n C 1 d x n C end do points d seq x n, y n, n = 0..0