Решение:
1) Найдем приближенное значение дифференциального уравнения на отрезке [0; 1] при h = 0,1 методом Эйлера по формуле:
.
Здесь , , .
Остальные расчеты приведем в виде таблицы:
Xi |
YI |
f(XI;Yi) |
f(Xi;Yi)*Δx |
0 |
0 |
1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
1,326667 |
0,13266667 |
0,2 |
0,232667 |
1,661778 |
0,16617778 |
0,3 |
0,398844 |
2,005896 |
0,20058963 |
0,4 |
0,599434 |
2,359623 |
0,23596227 |
0,5 |
0,835396 |
2,723598 |
0,27235976 |
0,6 |
1,107756 |
3,098504 |
0,30985041 |
0,7 |
1,417607 |
3,485071 |
0,3485071 |
0,8 |
1,766114 |
3,884076 |
0,38840757 |
0,9 |
2,154521 |
4,296347 |
0,42963475 |
1 |
2,584156 |
4,722771 |
0,47227706 |
Получили значение:
2) Найдем приближенное решение уравнения с помощью разложения в ряд Тейлора третьей степени:
Здесь:
Разложим в ряд Тейлора:
Остальные расчеты приведем в виде таблицы:
-
Xi
Yi
0
0
0,1
0,115063
0,2
0,2605
0,3
0,436688
0,4
0,644
0,5
0,882813
0,6
1,1535
0,7
1,456438
0,8
1,792
0,9
2,160563
1
2,5625
Получили значение:
Найдем точное решение дифференциального уравнения. Это уравнение линейное:
Произведем замену:
Получим:
Решим уравнение с разделяющимися переменными:
Тогда общее решение уравнения:
Найдем частное решение при условиях: y(0)=(0)
Отсюда C=3, тогда частное решение имеет вид:
Тогда точное значение функции равно:
Графики получившихся функций приведены на рисунке:
Абсолютная и относительная погрешность между значениями у(х0 + 1)(точное решение) и у1(х0 + 1) (метод Эйлера) равна:
Абсолютная погрешность и относительная погрешность между значениями у(х0 + 1) и у2(х0 + 1) равна: