Calcolatrice del metodo di Eulero migliorato (di Heun)

Applica il metodo di Heun passo dopo passo

La calcolatrice troverà la soluzione approssimata dell'equazione differenziale di primo ordine utilizzando il metodo di Eulero migliorato (di Heun), con i passaggi mostrati.

Calcolatrici correlate: Calcolatrice del metodo di Eulero, Calcolatore per il metodo di Eulero modificato

Oppure $$$y^{\prime }\left(x\right) = f{\left(x,y \right)}$$$.
Oppure $$$x_{0}$$$.
$$$y_0=y(t_0)$$$ oppure $$$y_0=y(x_0)$$$.
Oppure $$$x_{1}$$$.

Se il calcolatore non è riuscito a calcolare qualcosa, oppure hai riscontrato un errore, o hai un suggerimento o un feedback, ti preghiamo di contattarci.

Il tuo input

Trova $$$y{\left(1 \right)}$$$ per $$$y^{\prime }\left(t\right) = 3 t + y$$$, dati $$$y{\left(0 \right)} = 7$$$, $$$h = \frac{1}{5}$$$, utilizzando il metodo di Eulero migliorato.

Soluzione

Il metodo di Eulero migliorato afferma che $$$y_{n+1} = y_{n} + \frac{h}{2} \left(f{\left(t_{n},y_{n} \right)} + f{\left(t_{n+1},\tilde{y}_{n+1} \right)}\right)$$$, dove $$$\tilde{y}_{n+1} = y_{n} + h\cdot f{\left(t_{n},y_{n} \right)}$$$ e $$$t_{n+1} = t_{n} + h$$$.

Si ha che $$$h = \frac{1}{5}$$$, $$$t_{0} = 0$$$, $$$y_{0} = 7$$$ e $$$f{\left(t,y \right)} = 3 t + y$$$.

Passo 1

$$$t_{1} = t_{0} + h = 0 + \frac{1}{5} = \frac{1}{5}$$$

$$$\tilde{y}_{1} = \tilde{y}{\left(t_{1} \right)} = \tilde{y}{\left(\frac{1}{5} \right)} = y_{0} + h\cdot f{\left(t_{0},y_{0} \right)} = 7 + h\cdot f{\left(0,7 \right)} = 7 + \frac{1}{5} \cdot 7 = 8.4$$$

$$$y_{1} = y{\left(t_{1} \right)} = y{\left(\frac{1}{5} \right)} = y_{0} + \frac{h}{2} \left(f{\left(t_{0},y_{0} \right)} + f{\left(t_{1},\tilde{y}_{1} \right)}\right) = 7 + \frac{h}{2} \left(f{\left(0,7 \right)} + f{\left(\frac{1}{5},8.4 \right)}\right) = 7 + \frac{\frac{1}{5}}{2} \left(7 + 9\right) = 8.6$$$

Passo 2

$$$t_{2} = t_{1} + h = \frac{1}{5} + \frac{1}{5} = \frac{2}{5}$$$

$$$\tilde{y}_{2} = \tilde{y}{\left(t_{2} \right)} = \tilde{y}{\left(\frac{2}{5} \right)} = y_{1} + h\cdot f{\left(t_{1},y_{1} \right)} = 8.6 + h\cdot f{\left(\frac{1}{5},8.6 \right)} = 8.6 + \frac{1}{5} \cdot 9.2 = 10.44$$$

$$$y_{2} = y{\left(t_{2} \right)} = y{\left(\frac{2}{5} \right)} = y_{1} + \frac{h}{2} \left(f{\left(t_{1},y_{1} \right)} + f{\left(t_{2},\tilde{y}_{2} \right)}\right) = 8.6 + \frac{h}{2} \left(f{\left(\frac{1}{5},8.6 \right)} + f{\left(\frac{2}{5},10.44 \right)}\right) = 8.6 + \frac{\frac{1}{5}}{2} \left(9.2 + 11.64\right) = 10.684$$$

Passo 3

$$$t_{3} = t_{2} + h = \frac{2}{5} + \frac{1}{5} = \frac{3}{5}$$$

$$$\tilde{y}_{3} = \tilde{y}{\left(t_{3} \right)} = \tilde{y}{\left(\frac{3}{5} \right)} = y_{2} + h\cdot f{\left(t_{2},y_{2} \right)} = 10.684 + h\cdot f{\left(\frac{2}{5},10.684 \right)} = 10.684 + \frac{1}{5} \cdot 11.884 = 13.0608$$$

$$$y_{3} = y{\left(t_{3} \right)} = y{\left(\frac{3}{5} \right)} = y_{2} + \frac{h}{2} \left(f{\left(t_{2},y_{2} \right)} + f{\left(t_{3},\tilde{y}_{3} \right)}\right) = 10.684 + \frac{h}{2} \left(f{\left(\frac{2}{5},10.684 \right)} + f{\left(\frac{3}{5},13.0608 \right)}\right) = 10.684 + \frac{\frac{1}{5}}{2} \left(11.884 + 14.8608\right) = 13.35848$$$

Passo 4

$$$t_{4} = t_{3} + h = \frac{3}{5} + \frac{1}{5} = \frac{4}{5}$$$

$$$\tilde{y}_{4} = \tilde{y}{\left(t_{4} \right)} = \tilde{y}{\left(\frac{4}{5} \right)} = y_{3} + h\cdot f{\left(t_{3},y_{3} \right)} = 13.35848 + h\cdot f{\left(\frac{3}{5},13.35848 \right)} = 13.35848 + \frac{1}{5} \cdot 15.15848 = 16.390176$$$

$$$y_{4} = y{\left(t_{4} \right)} = y{\left(\frac{4}{5} \right)} = y_{3} + \frac{h}{2} \left(f{\left(t_{3},y_{3} \right)} + f{\left(t_{4},\tilde{y}_{4} \right)}\right) = 13.35848 + \frac{h}{2} \left(f{\left(\frac{3}{5},13.35848 \right)} + f{\left(\frac{4}{5},16.390176 \right)}\right) = 13.35848 + \frac{\frac{1}{5}}{2} \left(15.15848 + 18.790176\right) = 16.7533456$$$

Passo 5

$$$t_{5} = t_{4} + h = \frac{4}{5} + \frac{1}{5} = 1$$$

$$$\tilde{y}_{5} = \tilde{y}{\left(t_{5} \right)} = \tilde{y}{\left(1 \right)} = y_{4} + h\cdot f{\left(t_{4},y_{4} \right)} = 16.7533456 + h\cdot f{\left(\frac{4}{5},16.7533456 \right)} = 16.7533456 + \frac{1}{5} \cdot 19.1533456 = 20.58401472$$$

$$$y_{5} = y{\left(t_{5} \right)} = y{\left(1 \right)} = y_{4} + \frac{h}{2} \left(f{\left(t_{4},y_{4} \right)} + f{\left(t_{5},\tilde{y}_{5} \right)}\right) = 16.7533456 + \frac{h}{2} \left(f{\left(\frac{4}{5},16.7533456 \right)} + f{\left(1,20.58401472 \right)}\right) = 16.7533456 + \frac{\frac{1}{5}}{2} \left(19.1533456 + 23.58401472\right) = 21.027081632$$$

Risposta

$$$y{\left(1 \right)}\approx 21.027081632$$$A