Esercitazione su equazioni differenziali ordinarie
Si consideri il seguente problema di Cauchy:
dove
e
.
- Si approssimi il problema (1) con il metodo
predictor-corrector AB2-AM3, fissando
e si verifichi sperimentalmente che l'ordine di
accuratezza del metodo è 3, sapendo che la soluzione esatta del problema
dato è
-
Per
plottando la soluzione
numerica ed osservandone il comportamento convergente o divergente
per
si determini sperimentalmente la limitazione su
affinché
si abbia assoluta stabilità
(si considerino 2 cifre decimali per la mantissa di
).
In base ai risultati ottenuti, determinare una costante
,
indipendente da
e
, tale che la regione di assoluta
stabilità dello schema AB2-AM3,
ristretta all'asse reale, si possa esprimere
come
- Si consideri
.
In base al valore di
determinato ai punti precedenti, si diano limitazioni su
per avere assoluta stabilità.
Utilizzare sempre 2 cifre decimali per la mantissa di
.
Verificare sperimentalmente la validità della
limitazione ottenuta.
- Determinare il massimo valore di
per cui l'errore sulla
soluzione esatta in
sia minore o uguale a
. (si considerino sempre due cifre decimali per
la mantissa di
).
In base a quanto trovato il problema si può classificare come problema
stiff? Giustificare la risposta.