4.1. Вывод разностной схемы Саульева
Рассмотрим одномерное дифференциальное уравнение
параболического типа с начальным и граничными условиями:
|
 |
(4.19) |
Представим разностный оператор для аппроксимации второй производной функции u по координате х (2.12) в следующем виде:
|
 |
(4.20) |
Аппроксимируя первую дробь числителя в выражении (4.20) на n-ом шаге по
времени, а вторую дробь и свободный член в уравнении (4.19) - на (n + 1)-ом шаге
по времени, получим соотношение
или, упрощая,
|
 |
(4.21) |
Соотношение (4.21) не аппроксимирует исходное дифференциальное уравнение (4.19).
Поэтому рассмотрим следующий шаг по времени на разностной сетке:
Аппроксимируя на этот раз первую дробь числителя в выражении (4.20)
на (n + 2)-ом шаге по времени, а вторую дробь и свободный член в уравнении
(4.19) - на (n + 1)-ом шаге по времени, получим соотношение
или, упрощая,
|
 |
(4.22) |
Соотношение (4.22) также не аппроксимирует исходное дифференциальное уравнение (4.19).
Однако в совокупности выражения (4.21) и (4.22) составляют разностную схему,
называемую в честь её автора, разностной схемой Саульева. Сами выражения (4.21) и (4.22)
называют первой и второй ступенями разностной схемы Саульева, соответственно.
|