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Springer-Lehrbuch - tiera.ru

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164 7 Gewöhnliche DifferentialgleichungenStützstellen x i und einer festen Ordnung arbeiten, sind deshalb für die Praxiswenig geeignet. Jede Ände<strong>ru</strong>ng der Schrittweite verlangt eine Neuberechnungvon Startdaten, vgl. (7.2.6), bzw. impliziert einen kompliziertenInterpolationsprozeß, was die Leistungsfähigkeit dieser Integrationsmethodenstark herabsetzt.Bei wirklich brauchbaren Mehrschrittverfahren muß man deshalb aufdie Äquidistanz der Stützstellen x i verzichten und angeben, wie man dieSchrittweiten effizient ändern kann. Die Konst<strong>ru</strong>ktion solcher Methoden seiim folgenden skizziert. Wir knüpfen dazu an die Gleichung (7.2.6.2) an, diedurch formale Integration von y ′ = f (x, y) erhalten wurde:y(x p+k ) − y(x p− j ) =∫ xp+kx p− jf (t, y(t))dt.Wie in (7.2.6.3) ersetzen wir den Integranden durch ein interpolierendesPolynom Q q vom Grad q, verwenden aber hier die Newtonsche Interpolationsformel(2.1.3.4), die für die Schrittweitensteue<strong>ru</strong>ng einige Vorteilebietet. Man erhält zunächst mit dem interpolierenden Polynom eineNähe<strong>ru</strong>ngsformelη p+k − η p− j =∫ xp+kx p− jund daraus die Rekursionsvorschriftq∑η p+k − η p− j = f [x p ,...,x p−i ]miti=0Q q (x)dx∫ xp+kx p− j¯Q i (x)dx¯Q i (x) = (x − x p ) ···(x − x p−i+1 ), ¯Q 0 (x) ≡ 1.Im Fall k = 1, j = 0, q = 0, 1, 2, ...erhält man eine „explizite“ Formel(Prädiktor)q∑(7.2.13.1) η p+1 = η p + g i f [x p ,...,x p−i ],wog i :=∫ xp+1x pi=0¯Q i (x)dx.Für k = 0, j = 1, q = 0, 1, 2, ..., und mit p + 1 statt p erhält man eine„implizite“ Formel (Korrektor)q∑(7.2.13.2) η p+1 = η p + gi ∗ f [x p+1 ,...,x p−i+1 ]i=0

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