5.1. Характеристика.
Неявная разностная схема для уравнения (6.1) при аппроксимации
производной по координате первого порядка центральной конечной разностью имеет вид:
|
 |
(6.8) |
Учитывая порядок аппроксимации разностных операторов, составляющих данную разностную схему, легко видеть,
что она аппроксимирует дифференциальное уравнение (6.1) с первым порядком по времени,
и со вторым - по координате:
Исследуем устойчивость разностной схемы (6.8) с помощью спектрального метода.
Для этого отбрасываем член , наличие которого, как известно,
не оказывает влияния на устойчивость разностной схемы, и представляем решение в виде гармоники (3.7):
Далее, упрощаем полученное выражение, деля левую и правую его части на :
Используя зависимости (3.9), (3.10), получаем
Группируя члены, содержащие ,
в левой части уравнения, выразим величину, обратную :
Определим модуль полученного комплексного числа:
Таким образом, собственные числа оператора перехода, удовлетворяют условию устойчивости разностных схем (3.8).
Следовательно, неявная разностная схема с аппроксимацией производной по координате первого порядка
центральной конечной разностью (6.8) абсолютно устойчива, причём вне зависимости от знака параметра v.
|