Numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic
V numerické matematice je numerické řešení obyčejných diferenciálních rovnic postup, kterým můžeme získat přibližné řešení obyčejných diferenciálních rovnic. Používá se v případech, kdy by bylo nalezení přesného (analytického) řešení náročné nebo v případech, kdy analytické řešení nelze najít.
Funkce f(t,y) (někdy se nazývá stavová rovnice) může být obecně velmi komplikovaná, proto je nutné řešit rovnici numericky. V takovém případě probíhá řešení v diskrétních časových krocích :
je funkce (někdy též směrová funkce), která se snaží aproximovat tak, aby bylo co nejpřesnější.
Eulerova metoda
Podrobnější informace naleznete v článku Eulerova metoda.
Existuje více metod, jak v daném čase získat co nejlepší aproximaci derivace, nejjednodušší je Eulerova metoda:
Koeficienty u těchto metod jsou vypočteny tak, aby metoda řádu odpovídala Taylorovu polynomu funkce stejného řádu. (Eulerova metoda je vlastně metodou prvního řádu.)
Často se používá čtyřbodová metoda Runge-Kutta (RK4), která je čtvrtého řádu.
(Korespondence různých způsobů zápisu: ; ; ; . Korespondence s obecným vzorcem: ; ; ; ; .)
Vícekrokové metody
U vícekrokových metod je hodnota vypočtena z předchozích hodnot (respektive , ) proložených interpolačním polynomem. Řád metody zde odpovídá řádu interpolačního polynomu. (Eulerova metoda je v podstatě jednokrokovou metodou.)
Obecnou vícekrokovou metodu lze zapsat následovně:
Explicitní metody
Pokud je , lze hodnotu určit z předchozích hodnot (respektive z předchozích hodnot ) a jedná se o metodu explicitní.
Příklad 1, explicitní metoda Adams-Bashford druhého řádu:
(Korespondence s obecným vzorcem: ; ; ; ; ; .)
Příklad 2, explicitní metoda Adams-Bashford čtvrtého řádu:
Implicitní metody
Pokud je různé od nuly, je pro výpočet nutná znalost a jedná se o metodu implicitní.
Příklad, implicitní metoda Adams-Moulton čtvrtého řádu:
Metody prediktor-korektor
Metody prediktor-korektor jsou sloučením explicitních a implicitních metod. Nejprve je použita explicitní metoda pro odhad nového . V tomto bodě je vypočtena derivace , která je následovně použita v implicitní metodě pro výpočet přesnější aproximace .
Tento článek je příliš stručný nebo postrádá důležité informace. Pomozte Wikipedii tím, že jej vhodně rozšíříte. Nevkládejte však bez oprávnění cizí texty.