§5 常微分方程组与 高阶常微分方程的数值解法 为了简单起见,在此仅研究含有两个一阶常微分方程的初值问题 1112101 02212202 0( ,,),(),( ,,),()yf x yyyxyyfx yyyxy (5 .1 ) 若记 12yy y 12( , )( , )( , )f xxfx yfyy 1 002 0yy y 10020()()()yxxyx y 则(5.1)可以改写为向量的形式 00( , )()xx yfyyy (5.2) 相应地,将前述求解常微分方程初值问题的公式写成向量的形式,就得到常微分方程组的数值解法。 例如,求解(5.1)的四阶经典 R-K 方法为 1 ,111 31 11 21 42 ,122 32 12 22 4226kkkkyyKKKKhyyKKKK 其中 1121 12122 1(,,)(,,)kkkkkkf xyyKfxyyK 111 122 11 22 2211 122 1(,,)222(,,)222kkkkkkhhhf xyKyKKKhhhfxyKyK 111 222 21 32 3211 222 2(,,)222(,,)222kkkkkkhhhf xyKyKKKhhhfxyKyK 111 322 31 4211 322 32 4(,,)(,,)kkkkkkf xh yhKyhKKfxh yhKyhKK 注:教材中1122(),()kkkkyy xyy x不正确,它们仅当0k 时成立(即初始条件)。 对于高阶微分方程,可以化成微分方程组后再求解。例如二阶常微分方程初值问题 0000( , ,),(),()yf x y yy xyy xy (5 .3 ) 令 12,yy yy, 则(5 .3 )可以化为 121001021220020,()( ,,),()()yy y xyyyf x y yy xy xy §6 边值问题的数值解法 本节用最简单的二阶常微分方程问题为例,说明边值问题的数值解法。 ( , ,),[ , ],( ),( ).yf x y yxa by ay b 用中心差商代替导数,上述问题可以转化为方程组,然后求解。这种求解方法称为差分法。过程如下: 记 00,(1,2,, ),kbahxxkh kn xan, 将一阶和二阶中心差商公式 211()()()()2kkky xy xy xO hh 2112()2()()()()kkkky xy xy xy xO hh 中的余项2(...