Máy tính phương pháp Euler

Xấp xỉ bằng phương pháp Euler

Nhập phương trình và điểm ban đầu

Với dy/dx = f(x,y), chỉ nhập f(x,y). Dùng * cho phép nhân và ^ cho lũy thừa. Các hàm được hỗ trợ: sin, cos, tan, exp, log, sqrt, abs. Đặt đối số của hàm trong ngoặc. Dùng dấu chấm cho số thập phân trong biểu thức.

Xấp xỉ bài toán giá trị ban đầu của phương trình vi phân cấp một có dạng dy/dx = f(x,y), khi đã biết y tại một x ban đầu. Nhập vế phải của phương trình, điểm ban đầu, bước h dương và x đích. Công cụ thực hiện các bước Euler tiến đến x đích và cho xem mọi giá trị trung gian. Kết quả là giá trị xấp xỉ bằng số, không phải nghiệm chính xác.

Cách dùng phương pháp Euler

  1. 1

    Nhập phương trình vi phân

    Với dy/dx = x + y, chỉ nhập x + y dưới dạng f(x,y). Sau đó nhập tọa độ x và y của điểm ban đầu đã biết.

  2. 2

    Chọn khoảng tính

    Nhập bước h dương và x đích. Công cụ có thể tiến đến x lớn hơn hoặc lùi về x nhỏ hơn.

  3. 3

    Đọc giá trị xấp xỉ

    Xem y ước tính tại x đích và bảng gồm x, y, độ dốc, độ dài bước thực tế cho tối đa 200 bước.

Công cụ tính những gì?

Từ (x₀, y₀), phương pháp Euler tiến lặp lại yₙ₊₁ = yₙ + hₙ f(xₙ, yₙ) và xₙ₊₁ = xₙ + hₙ. Độ dốc được tính tại đầu mỗi bước. Bước h dương bạn nhập là độ dài bước tối đa; nếu x đích nằm bên trái điểm ban đầu, công cụ tự đổi dấu của bước thực hiện. Khi quãng còn lại ngắn hơn h, bước cuối được rút ngắn để đến đúng x đích.

Với dy/dx = x + y, y(0) = 1, h = 0,1 và x đích bằng 0,3:

Bước x y xấp xỉ Độ dốc dùng cho bước tiếp theo
0 0 1 1
1 0,1 1,1 1,2
2 0,2 1,22 1,42
3 0,3 1,362 Kết thúc

Trong bảng của công cụ, độ dốc dùng để cập nhật được hiển thị trên hàng kết quả, với nhãn “Độ dốc ở bước trước”. Vì vậy, độ dốc 1,42 nằm ở hàng bước 3. Nghiệm chính xác của ví dụ là y = 2eˣ - x - 1, cho y xấp xỉ 1,3997 tại x = 0,3. Giá trị Euler 1,362 thấp hơn vì mỗi bước dùng tiếp tuyến ở điểm đầu bước. Giảm h thường làm sai số nhỏ đi đối với bài toán có tính chất tốt, nhưng sai số còn phụ thuộc phương trình và khoảng tính. Công cụ không ước lượng cận sai số.

Hãy viết rõ phép nhân, chẳng hạn 2*x, x*y hoặc 2*sin(x). Biểu thức chấp nhận x, y, dấu ngoặc, +, -, *, /, ^, các hằng số pi và e, cùng các hàm sin, cos, tan, exp, log, sqrt, abs. Dùng dấu chấm cho số thập phân trong biểu thức, ví dụ 0.5*y. Ở các ô nhập số riêng, bạn có thể dùng dấu thập phân địa phương hoặc dấu chấm không gây nhầm lẫn; không dùng dấu phân tách hàng nghìn.

Phương pháp Euler và công thức truy hồi được trình bày trong OpenStax Calculus Volume 2. Chương phương pháp số của LibreTexts giải thích bước h ảnh hưởng thế nào đến sai số xấp xỉ.

Câu hỏi thường gặp

Hãy nhập bước h dương. Nếu x đích nhỏ hơn x ban đầu, công cụ tự lùi theo chiều âm. Bảng hiển thị bước thực tế kèm dấu.

Bước cuối được rút ngắn đúng bằng quãng còn lại. Ví dụ, với h = 0,4 đi từ x = 0 đến x = 1, các bước là 0,4; 0,4; 0,2 và kết thúc tại x = 1.

Không. Euler tiến đi theo độ dốc tiếp tuyến cục bộ nên tích lũy sai số xấp xỉ. Giá trị được báo là ước tính tại x đích, không phải nghiệm giải tích chính xác hay một bảo đảm về sai số.

Công cụ xử lý phương trình cấp một được viết tường minh dưới dạng dy/dx = f(x,y), với một giá trị y ban đầu đã biết. Nó không giải phương trình cấp cao, hệ phương trình, phương trình cần giải ẩn hoặc phương trình không xác định tại một điểm trên lộ trình tính.

Giới hạn 200 bước giúp bảng dễ đọc và tránh phép tính quá lớn trong trình duyệt. Hãy tăng h hoặc chọn x đích gần hơn nếu khoảng tính cần nhiều bước hơn.

Có. Tệp CSV chứa các giá trị số x và y chưa làm tròn, độ dốc dùng để đến mỗi hàng và bước thực tế có dấu của hàng đó. Bảng trên màn hình làm tròn số cho dễ đọc.

Phép tính chạy trong trình duyệt. Trong luồng từng bước, dữ liệu đầu vào chỉ lưu trong thẻ này; URL chứa mã công việc ngẫu nhiên thay vì phương trình hay các giá trị của bạn.

Công cụ liên quan

Công cụ này có phiên bản bằng các ngôn ngữ khác