수정 오일러법 계산기

수정 오일러법을 단계별로 적용하세요

이 계산기는 단계별 과정을 보여 주면서 수정 오일러 방법을 사용하여 1차 미분방정식의 근사해를 구합니다.

관련 계산기: 오일러 방법 계산기, 개선 오일러(호인) 방법 계산기

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

계산기가 무언가를 계산하지 못했거나 오류를 발견하셨거나, 제안이나 피드백이 있으시다면 문의해 주세요.

사용자 입력

$$$y{\left(0 \right)} = 1$$$, $$$h = \frac{1}{5}$$$가 주어졌을 때 수정된 오일러 방법을 사용하여 $$$y^{\prime }\left(t\right) = 2 t - y$$$에 대한 $$$y{\left(1 \right)}$$$를 구하시오.

풀이

수정된 오일러 방법에 따르면 $$$y_{n+1} = y_{n} + h f{\left(t_{n} + \frac{h}{2},y_{n} + \frac{h}{2} f{\left(t_{n},y_{n} \right)} \right)}$$$이며, 여기서 $$$t_{n+1} = t_{n} + h$$$이다.

다음이 성립한다: $$$h = \frac{1}{5}$$$, $$$t_{0} = 0$$$, $$$y_{0} = 1$$$, 및 $$$f{\left(t,y \right)} = 2 t - y$$$.

1단계

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

$$$f{\left(t_{0},y_{0} \right)} = f{\left(0,1 \right)} = -1$$$

$$$y_{1} = y{\left(t_{1} \right)} = y{\left(\frac{1}{5} \right)} = y_{0} + h f{\left(t_{0} + \frac{h}{2},y_{0} + \frac{h}{2} f{\left(t_{0},y_{0} \right)} \right)} = 1 + \frac{f{\left(0 + \frac{\frac{1}{5}}{2},1 + \frac{\frac{1}{5}}{2} \left(-1\right) \right)}}{5} = 0.86$$$

2단계

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

$$$f{\left(t_{1},y_{1} \right)} = f{\left(\frac{1}{5},0.86 \right)} = -0.46$$$

$$$y_{2} = y{\left(t_{2} \right)} = y{\left(\frac{2}{5} \right)} = y_{1} + h f{\left(t_{1} + \frac{h}{2},y_{1} + \frac{h}{2} f{\left(t_{1},y_{1} \right)} \right)} = 0.86 + \frac{f{\left(\frac{1}{5} + \frac{\frac{1}{5}}{2},0.86 + \frac{\frac{1}{5}}{2} \left(-0.46\right) \right)}}{5} = 0.8172$$$

3단계

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

$$$f{\left(t_{2},y_{2} \right)} = f{\left(\frac{2}{5},0.8172 \right)} = -0.0172$$$

$$$y_{3} = y{\left(t_{3} \right)} = y{\left(\frac{3}{5} \right)} = y_{2} + h f{\left(t_{2} + \frac{h}{2},y_{2} + \frac{h}{2} f{\left(t_{2},y_{2} \right)} \right)} = 0.8172 + \frac{f{\left(\frac{2}{5} + \frac{\frac{1}{5}}{2},0.8172 + \frac{\frac{1}{5}}{2} \left(-0.0172\right) \right)}}{5} = 0.854104$$$

4단계

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

$$$f{\left(t_{3},y_{3} \right)} = f{\left(\frac{3}{5},0.854104 \right)} = 0.345896$$$

$$$y_{4} = y{\left(t_{4} \right)} = y{\left(\frac{4}{5} \right)} = y_{3} + h f{\left(t_{3} + \frac{h}{2},y_{3} + \frac{h}{2} f{\left(t_{3},y_{3} \right)} \right)} = 0.854104 + \frac{f{\left(\frac{3}{5} + \frac{\frac{1}{5}}{2},0.854104 + \frac{\frac{1}{5}}{2} \cdot 0.345896 \right)}}{5} = 0.95636528$$$

5단계

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

$$$f{\left(t_{4},y_{4} \right)} = f{\left(\frac{4}{5},0.95636528 \right)} = 0.64363472$$$

$$$y_{5} = y{\left(t_{5} \right)} = y{\left(1 \right)} = y_{4} + h f{\left(t_{4} + \frac{h}{2},y_{4} + \frac{h}{2} f{\left(t_{4},y_{4} \right)} \right)} = 0.95636528 + \frac{f{\left(\frac{4}{5} + \frac{\frac{1}{5}}{2},0.95636528 + \frac{\frac{1}{5}}{2} \cdot 0.64363472 \right)}}{5} = 1.1122195296$$$

정답

$$$y{\left(1 \right)}\approx 1.1122195296$$$A


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