常微分方程式の初期値問題の1段階法

常微分方程式の初期値問題を各種1段階法によって数値的に解析しよう.


実験

基本プログラム diffeq.c(DL)について, 以下の作業に取り組め.

  1. まずは,diffeq.c のコードおよびコメントを熟読せよ.
  2. オイラー法(1次の方法)による解析結果について, 刻み幅 h の値を 1.0,0.1,0.01,...,等と変化させながらプログラムを実行し, 精度(誤差の大きさ)の変化を観察せよ.
  3. 出力データ量が多い場合... パイプ+lessコマンドとか, ファイルへの出力リダイレクトとか,各自で工夫しよう.

課題

基本プログラムを元にして, ホイン法(2次の方法)および ルンゲ-クッタ法(4次の方法)を実装・実行せよ.

なお実行時には,刻み幅 h の数値について, 各自で適切に2個以上を定めること.

そして,各刻み幅による 絶対誤差 εについて, 3手法(1次,2次,および4次)の 比較用グラフを作成せよ. 各グラフでは,横軸を x とし, 3曲線を重ね合わせ表示すること.

Linux 上のグラフ作成用のツールとしては,libreoffice calc(oocalc),gnuplot,等がある. 使用方法については各自で研究しよう. グラフの種類は,折れ線グラフではなく散布図です.

さらに,この精度比較結果について考察せよ.

レポート提出

(c) 2018, yanagawa@kushiro-ct.ac.jp