next up previous
Next: Методы Рунге-Кутта с кусочно-линейной Up: О применении i-гладкого анализа Previous: Метод Рунге-Кутта первого порядка

5. Методы Рунге-Кутта второго порядка аппроксимации

При m = 2 имеем семейство методов
equation371
где
equation375

equation379

Условие 5.1. Пусть параметры метода связаны соотношениями
equation385

Условие 5.2. Решение x(t) системы (1.1) трижды дифференцируемо на tex2html_wrap_inline1879, причем третья производная ограничена.

Условие 5.3. Отображение tex2html_wrap_inline1673 в правой части системы (1.1) коинвариантно дифференцируемо в области определения [10, c. 45,], причем для достаточно малых tex2html_wrap_inline1919, tex2html_wrap_inline1921 и всех tex2html_wrap_inline1923
displaymath1925

displaymath1927
где tex2html_wrap_inline1929 , tex2html_wrap_inline1931.

Теорема 5.1. Если выполняются Условия 5.1 - 5.3, то порядок аппроксимации метода (5.1) - (5.3) равен 2.

Доказательство. Разложим x(t) по формуле Тейлора
displaymath1937
и подставим в невязку
displaymath1939

displaymath1941
В силу (1.1) имеем
displaymath1943

displaymath1945

displaymath1947
поэтому, в силу Условия 5.3, получаем
displaymath1949

displaymath1951

displaymath1953
откуда, учитывая условие 5.1, следует справедливость утверждения 5.1.

В частности, условию 5.1 удовлетворяют методы

1) Эйлера с пересчетом
displaymath1955
2) Коши
displaymath1957

Порядок аппроксимации методов Рунге-Кутта при m>2 можно получить аналогично, используя большую гладкость решении системы (1.1) и понятия коинвариантных (или инвариантных) производных отображения tex2html_wrap_inline1673 более высоких порядков.