u (t) f(t,u)
五、(12分)对于解常微分方程初值问题 的线性二步法
u(t0) u0
51h
un 2 un 1 un 7fn 2 8fn 1 3fn
4416
(1)求其局部截断误差(必须写出主项),并指出该方法是几阶方法; (2)讨论收敛性; (3)求绝对稳定区间. 解 (1)c0 c1 c2 c3 0,
151159645
( 24) (8 23 7) ; ------------------------------------------4分 4!43!16969696
5
局部截断误差 Rn 2(h) u(4)(tn)h4 O(h5); ----------------------------------------5分
96
该方法是三阶方法. ----------------------------------------6分
511
(2) 由 2 0, 解得 1 1, 2 . 知该方法满足根条件,又因其阶
444c4
p 1,所以该二步法收敛. -----------------------------------8分 51728375813(3)特征方程 2 , (1 ) 2 ( ) ( ) 0,
4416161616416416
(16 7) 2 (20 8) (4 3) 0, 2
20 84 3 0,
16 716 7以下解不等式
20 84 320 4 1 2. (*) ------------------------10分
16 716 716 7首先由
20 4 2,得 20 4 32 14,
16 7其解 0;
再由
20 820 4,得 4 20 20 8 20 4,其解 10 0;
16 716 7所以,(*)不等式的解集为 10 0,即此线性二步法的绝对稳定区间为
( 10,0). ------------------------------------12分