高效配点法解一类微分方程

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重心有理插值最近几十年在逼近理论、求解微分方程中得到广泛的应用。在一些实际问题,比如扩散问题、信号处理、波动和振动问题中往往涉及到微分方程的求解。众所周知,有限差分方法,有限元方法,谱方法是求解微分方程经常采用的三大方法,它们各有不同的优劣性。而采用重心有理插值配点法求解微分方程,具有计算公式简单、精度高、数值稳定、计算节点适应性好等优点。本文的工作包括讨论重心有理插值中插值节点和重心权的选取,其中节点主要涉及Gauss-Legendre点以及Gauss-Legendre-Lobatto点;比较了相同的插值点对应不同重心权的插值误差效果,以及相同的重心权对应不同的插值点的误差效果;对于含初边值条件的振动方程和电报方程的计算,采用重心有理插值配点法。在求解振动方程时解释了用Gauss-Legendre点不适合的原因。对于电报方程的求解,我们采用重心有理插值配点法,对时间域和空间域上的节点均采用重心有理插值来近似未知函数,将初边值条件也进行相同的离散。然后,运用附加法得到微分方程的代数方程组。数值实验表明,该方法在插值节点和复合权的作用下,误差效果好、计算复杂度低。
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