Решение краевой задачи линейно-дифференциального уравнения 2-го порядка
2

Понятие краевой задачи

Решение дифференциального уравнения – функция, которая, будучи подставлена в уравнение, обращает его в тождество.

Выделяются общие и частные решения дифференциального уравнения. Общее решение дифференциального уравнения имеет вид:

где  с - произвольные постоянные.

Частное решение – такое решение, которое получается из общего при определенном значении произвольной постоянной c.

Для нахождения частного решения уравнения второго порядка вида:

 

где   p(x), q(x), r(x)  - заданные функции.

требуется задать два условия. В зависимости от вида этих условий различают две задачи: задачу Коши, краевую задачу.

В случае краевой задачи задаются значения искомой функции в каких-либо двух точках интервала интегрирования:

 

Решение краевой задачи методом конечных разностей (метод сеток)

Алгоритм метода заключается в выполнении следующих трех этапов:

  1. Замена области непрерывного изменения аргумента областью его дискретного изменения;
  2. Замена дифференциального оператора некоторым разностным оператором, формулировка разностного аналога для граничных условий;
  3. Решение полученной в результате осуществления первых трех этапов алгебраической системы линейный уравнений

Первый этап метода конечных разностей

Требуется найти решение дифференциального уравнения на определенном отрезке. Выбираем произвольное число разбиений  отрезка – n. Тогда получим (n+1) узел разностной сетки: