0

У меня есть следующее ДУ и задание к нему: Определить методом коллокации приближенные решения следующих краевых задач. Использовать следующие базовые функции:

введите сюда описание изображения

введите сюда описание изображения

Точки колокации: введите сюда описание изображения

Базисные функции: введите сюда описание изображения

Я в этом во всем новичек поэтому нужна помощь! Проблема в реализации...В интернете мало очень информации о реализации этого метода на python или матлабе. Поэтому, уважаемые, прошу у вас помощи!

Еще формулы:

Решение ищем в виде: введите сюда описание изображения

Она должна удовлетворять следующим условиям: Неоднородные краевый условия: введите сюда описание изображения

Однородные краевые условия: введите сюда описание изображения

Будем требовать, чтобы невязка введите сюда описание изображения (8.40) равнялась нулю на некоторой системе точек x1,x2, ... ,xn отрезка[a;b],которые называются точками коллокации, причем количество таких точек должно быть равно числу коэффициентов ci в выражении (8.39)

Тогда для определения c1, c2, .., cn получаем систему уравнений: введите сюда описание изображения

Я начал писать код:

import sympy as sym
x = sym.symbols('x')
y = sym.Function('y')(x)
eq = sym.Eq(sym.diff(y, x, 2) + sym.diff(y, x) - y / x - 8 * x * x + 8 * x - 1.5, 0)
sol = sym.dsolve(eq)
fc = sol.rhs
eq1 = sym.Eq(fc.subs({x: 0}), 0)
dfc = sym.diff(fc, x)
eq2 = sym.Eq(fc.subs({x: 1}), 1)
csol = sym.solve([eq1, eq2], dict=True)
fres = fc.subs(csol[0])
print(fres)

Но я получаю следующую ошибку

raise NotImplementedError("The given ODE " + str(eq) + " cannot be solved by"
NotImplementedError: The given ODE -8.0*x**2 + 8.0*x + Derivative(y(x), x) + Derivative(y(x), (x, 2)) - 1.5 - y(x)/x cannot be solved by the factorable group method
2
  • 1
    Совершенно непонятно на каком шаге решения у вас возникла сложность. Из-за этого непонятно как дать полезный ответ. Напишите хоть какие-то свои мысли, по поводу задачи...
    – Chorkov
    7 ноя 2022 в 11:48
  • Я не очень понимаю с чего мне начинать. А именно в реализации кода.
    – Alduin
    10 ноя 2022 в 16:56

1 ответ 1

0
  1. Убедитесь (на бумажке, либо с использованием пакета символьных вычислений), что базис u0...u3 удовлетворяет граничному условию (8.37)

  2. В исходном дифф. у-е вычтите левую часть из правой, получите выражения для функции невязки R(x, y(x), y'(x), y''(x)).

  3. Вычислить (аналичтически или символьно) две первых производных для функций u0(x)...u3(x)

  4. Выразите y''(x) и y'(x) через производные ui(x) и Ci

  5. Подставьте выражения для y''(x), y'(x), y(x), из п.3 в выражение для R

  6. Подставьте выражения для u''(x), u'(x), u(x), полученные в п.2 в выражение для R. Получите выражение для R(x, C1, C2, C3). В силу линейности исходного дифф. у-я. по y, полученное выражение будет линейным относительно переменных C1, C2, C3. (Коэффициенты будут зависеть от x.)

  7. Перепишите выражение для R(x, C1, C2, C3) в форме: R(x, C1, C2, C3)=g0(x) + g1(x)*C1 + g2(x)*C3 + g4(x)*C4

  8. Поставив в выражение из п.6 конкретные значения x (из массива точек коллокации) получите систему линейных уравнений, относительно переменных Ci.

  9. Решаем систему. (численно)

  10. Поставляем найденные Ci в выражение для y(x) - это и есть ответ.

Пункты 1-6 можно выполнять либо аналитически (на бумажке, получится пара страниц), либо с использованием пакетов символьных вычислений (sympy - в питоне), но это потребует затрат времени на освоение пакета.

Пункты 7-9 - реализуете численно, в виде программы.

1
  • Я начал писать посмотрите если можете. Также я не нашел в пакете sympy как проверить что базис u0...u3 удовлетворяет граничному условию
    – Alduin
    10 ноя 2022 в 20:40

Ваш ответ

Нажимая на кнопку «Отправить ответ», вы соглашаетесь с нашими пользовательским соглашением, политикой конфиденциальности и политикой о куки

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.