Выбор тестовой задачи.

Устойчивость многошаговых методов

ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ: Дать общую схему исследования устойчивости линейных многошаговых методов к шагу интегрирования; построить области устойчивости явных и неявных методов Адамса, неявных методов Гира, порядок точности которых изменяется в диапазоне 1¸ 6; ввести понятия -устойчивости, жесткой устойчивости; сравнить методы по критерию устойчивости; показать, как осуществляются начальные вычисления в многошаговых методах.

Выбор тестовой задачи.

При анализе устойчивости многошаговых методов обращаются к простейшей задаче Коши

,

где – в общем случае комплексная величина. Такой выбор тестовой задачи объясняется тем, что устойчивая линейная система (ее решение стремится к нулю) общего вида

с действительной -матрицей простой структуры преобразованием

приводится к виду

,

где – неособенная матрица преобразования, – собственные значения матрицы (в общем случае комплексные величины). Таким образом, каждое уравнение

преобразованной устойчивой линейной системы является простейшим дифференциальным уравнением, совпадающим по форме с тестовым уравнением привлекаемой задачи Коши.

Точное решение тестовой задачи имеет вид

.

Если , то при любом значении . Применяя численный метод с постоянным шагом к тестовому уравнению, получим последовательность . Если , то такой метод является устойчивым.