微分方程数值解答案

第十章 偏微分方程数值解法

偏微分方程问题，其求解十分困难。除少数特殊情况外，绝

大多数情况均难以求出精确解。因此，近似解法就显得更为重要。本章仅介绍求解各类典型偏微分方程定解问题的差分方法。

§1 差分方法的基本概念

1.1 几类偏微分方程的定解问题

椭圆型方程：其最典型、最简单的形式是泊松（Poisson）方程

),(2222yxfyuxuu

特别地，当0),(yxf时，即为拉普拉斯（Laplace）方程，又称

为调和方程

02222yuxuu

Poisson方程的第一边值问题为

),(),(),(),(),(2222yxyxuyxyxfyuxuyx

其中为以为边界的有界区域，为分段光滑曲线，

称为定解区域，),(yxf，),(yx分别为，上的已知连续函数。

第二类和第三类边界条件可统一表示为

),(),(yxuuyxn

其中n为边界的外法线方向。当0时为第二类边界条件，

0时为第三类边界条件。

抛物型方程：其最简单的形式为一维热传导方程

220(0)uuaatx

方程可以有两种不同类型的定解问题：

初值问题

xxxuxtxuatu)()0,(,0022

初边值问题

221200,0(,0)()0(0,)(),(,)()0uuatTxltxuxxxlutgtultgttT

其中)(x，)(1tg，)(2tg为已知函数，且满足连接条件 )0()(),0()0(21glg

数值分析习题参考解答 江世宏编

1 第一章 绪论

姓名 学号 班级

习题主要考察点：有效数字的计算、计算方法的比较选择、误差和误差限的计算。

1 若误差限为5105.0,那么近似数0.003400有几位有效数字？（有效数字的计算）

解：2*103400.0x，325*10211021xx

故具有3位有效数字。

2 14159.3具有4位有效数字的近似值是多少？（有效数字的计算）

解：10314159.0，欲使其近似值*具有4位有效数字，必需

41*1021，3*310211021，即14209.314109.3*

即取（3.14109 , 3.14209）之间的任意数，都具有4位有效数字。

3 已知2031.1a，978.0b是经过四舍五入后得到的近似值，问ba，ba有几位有效数字？（有效数字的计算）

解：3*1021aa，2*1021bb，而1811.2ba，1766.1ba

2123****102110211021)()(bbaababa

故ba至少具有2位有效数字。

2123*****10210065.01022031.1102978.0)()(bbaaabbaab故ba至少具有2位有效数字。

4 设0x，x的相对误差为，求xln的误差和相对误差？（误差的计算）

解：已知**xxx，则误差为 ***lnlnxxxxx

则相对误差为 ******lnln1lnlnlnxxxxxxxx

5测得某圆柱体高度h的值为cmh20*，底面半径r的值为cmr5*，已知cmhh2.0||*，cmrr1.0||*，求圆柱体体积hrv2的绝对误差限与相对误差限。（误差限的计算）

常微分方程第二版答案第一章

【篇一：常微分方程第一章】

程

1.1学习目标：

1. 理解微分方程有关的基本概念, 如微分方程、方程阶数、解、通解、初始条件、初值问题等的定义和提法. 掌握处理微分方程的三种主要方法: 解析方法, 定性方法和数值方法. 2. 掌握变量分离法，用变量替换将某些方程转化为变量分离方程, 掌握一阶线性方程的猜测检验法, 常数变易法和积分因子法, 灵活运用这些方法求解相应方程, 理解和掌握一阶线性方程的通解结构和性质.

3. 能够大致描述给定一阶微分方程的斜率场, 通过给定的斜率场描述方程解的定性性质; 理解和掌握欧拉方法, 能够利用欧拉方法做简单的近似计算.

4. 理解和掌握一阶微分方程初值问题解的存在唯一性定理, 能够利用存在唯一性定理判别方程解的存在性与唯一性并解决与之相关的问题, 了解解对初值的连续相依性和解对初值的连续性定理, 理解适定性的概念.

5. 理解自治方程平衡点, 平衡解, 相线的概念, 能够画出给定自治方程的相线, 判断平衡点类型进而定性分析满足不同初始条件解的渐近行为.

6. 理解和掌握一阶单参数微分方程族的分歧概念, 掌握发生分歧的条件, 理解和掌握各种分歧类型和相应的分歧图解, 能够画出给定单参数微分方程族的分歧图解, 利用分歧图解分析解的渐近行为随参数变化的状况.

7. 掌握在给定的假设条件下, 建立与实际问题相应的常微分方程模型,

并能够灵活运用本章知识进行模型的各种分析.

1.2基本知识： (一) 基本概念

1. 什么是微分方程:

联系着自变量、未知函数及它们的导数（或微分）间的关系式（一般是 指等式），称之为微分方程. 2. 常微分方程和偏微分方程:

(1) 如果在微分方程中，自变量的个数只有一个，则称这种微分方程为常微分方程,

dy2dyd2ydy

()?t?y?0. ?b?cy?f(t)例如 , dtdtdtdt2 (2) 如果在微分方程中，自变量的个数为两个或两个以上，则称这种微分方程为偏

常微分方程第二版答案第一章

【篇一：常微分方程第一章】

程

1.1学习目标：

1. 理解微分方程有关的基本概念, 如微分方程、方程阶数、解、通解、初始条件、初值问题等的定义和提法. 掌握处理微分方程的三种主要方法: 解析方法, 定性方法和数值方法. 2. 掌握变量分离法，用变量替换将某些方程转化为变量分离方程, 掌握一阶线性方程的猜测检验法, 常数变易法和积分因子法, 灵活运用这些方法求解相应方程, 理解和掌握一阶线性方程的通解结构和性质.

3. 能够大致描述给定一阶微分方程的斜率场, 通过给定的斜率场描述方程解的定性性质; 理解和掌握欧拉方法, 能够利用欧拉方法做简单的近似计算.

4. 理解和掌握一阶微分方程初值问题解的存在唯一性定理, 能够利用存在唯一性定理判别方程解的存在性与唯一性并解决与之相关的问题, 了解解对初值的连续相依性和解对初值的连续性定理, 理解适定性的概念.

5. 理解自治方程平衡点, 平衡解, 相线的概念, 能够画出给定自治方程的相线, 判断平衡点类型进而定性分析满足不同初始条件解的渐近行为.

6. 理解和掌握一阶单参数微分方程族的分歧概念, 掌握发生分歧的条件, 理解和掌握各种分歧类型和相应的分歧图解, 能够画出给定单参数微分方程族的分歧图解, 利用分歧图解分析解的渐近行为随参数变化的状况.

7. 掌握在给定的假设条件下, 建立与实际问题相应的常微分方程模型,

并能够灵活运用本章知识进行模型的各种分析.

1.2基本知识： (一) 基本概念

1. 什么是微分方程:

联系着自变量、未知函数及它们的导数（或微分）间的关系式（一般是 指等式），称之为微分方程. 2. 常微分方程和偏微分方程:

(1) 如果在微分方程中，自变量的个数只有一个，则称这种微分方程为常微分方程,

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()?t?y?0. ?b?cy?f(t)例如 , dtdtdtdt2 (2) 如果在微分方程中，自变量的个数为两个或两个以上，则称这种微分方程为偏