1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Решить численно задачу Дирихле для уравнения Лапласа :
(x,y)D ; u|Г=xy2=f(x,y) ;
область D ограничена линиями: x=2 , x=4 , y=x , y=x+4 ;
(x0, y0 ) = (3, 5) .
Следует решить задачу сначала с шагом по x и по y : h=0.2, потом с шагом h=0.1 . Точность решения СЛАУ =0.01 .
2. ОПИСАНИЕ МЕТОДА РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ
Поставленная задача решается численно с помощью программы, реализующей метод сеток , разработанный для численного решения задачи Дирихле для уравнений эллептического типа.
Программа написана на языке C++ , в среде Borland C++ версии 3.1. Ниже описан алгоритм работы этой программы.
1. На первом шаге область D дискретизируется. Она заменяется на область Dh путем разбиения области D параллельными прямыми по следующему правилу: yi=y0 ih, xj=x0 ih , i,j=0,1,2…. РР Разбиение производится до тех пор, пока текущая прямая не будет лежать целиком вне области D. Получается множество точек (xi,yj).
2. За область Dh принимают те точки множества (xi,yj) , которые попали внутрь области D, а также дополняют это множество граничными точками.
3.Во всех точках области Dh вычисляются значения функции f(xi,yj) .
4. За область Dh* принимаются все внутренние точки области Dh, т.е. удовлетворяющие требованию:
(xi,yj) Dh* , если (xi+1,yj) Dh , (xi-1,yj) Dh , (xi,yj+1) Dh , (xi,yj-1) Dh .
5. Во всех точках области Dh* вычисляется функция F(N)*[i,j] ( индекс N обозначает номер итерации, на которой производится вычисление):
F(N)*[i,j]=(f(xi+1,yj) + f(xi-1,yj) + f(xi,yj+1)f(xi,yj-1))/4
6. Теперь если max | F(N+1)*[i,j] - F(N)*[i,j]|=0.005) {
for(i=0;i