Ratkaiseminen : Numeerisen ratkaisemisen menetelmät

Adamsin – Bashforthin menetelmä

Kun differentiaaliyhtälö y' = f(x, y(x)) integroidaan puolittain välin [xk, xk+1] yli, saadaan

y(xk+1) - y(xk) =  integral  xk+1

 xkf(x, y(x)) dx.

Adamsin – Bashforthin menetelmässä integroitava funktio f(x, y(x)) korvataan kolmannen asteen interpolaatiopolynomilla, jonka kuvaaja kulkee neljän viimeksi lasketun pisteen (xj , f(xj, yj)), j = k - 3, k - 2, k - 1, k, kautta. Muodostamalla polynomi ja integroimalla se saadaan integraalille approksimaatio

h
24 [55f(xk, yk) - 59f(xk-1, yk-1) + 37f(xk-2, yk-2) - 9f(xk-3, yk-3)].

Menetelmän laskentakaava on siten

yk+1 = yk + -h-
24(55fk - 59fk-1 + 37fk-2 - 9fk-3),

missä on merkitty lyhyesti fj = f(xj, yj). Kyseessä on moniaskelmenetelmä, koska uuden arvon laskeminen perustuu useaan aikaisempaan askeleeseen.

Jotta menetelmää voitaisiin käyttää, on tunnettava neljä aikaisempaa arvoa. Kaavaa ei siten voida käyttää alusta lähtien, vaan arvot y1, y2 ja y3 on laskettava jollakin muulla menetelmällä, tyypillisesti jollakin yksiaskelmenetelmällä kuten esimerkiksi Rungen – Kuttan menetelmällä.


Teoria: numeerisen ratkaisemisen perusidea
Ratkaiseminen: Rungen – Kuttan menetelmä
Esimerkki: alkuarvoprobleeman numeerinen ratkaiseminen
Esimerkki: Airyn yhtälön numeerinen ratkaiseminen
Ratkaiseminen: Adamsin – Bashforthin menetelmän johto

SKK 15.5.2001