Numerical Solution of ODE - NMNV539

• Title: Numerické řešení ODR
• Guaranteed by: Department of Numerical Mathematics (32-KNM)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2013 to 2016
• Semester: winter
• E-Credits: 5
• Hours per week, examination: winter s.:2/2, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech, English
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: prof. RNDr. Vladimír Janovský, DrSc.
• Class: M Mgr. NVM; M Mgr. NVM > Povinně volitelné
• Classification: Mathematics > Differential Equations, Potential Theory, Numerical Analysis
• Incompatibility : NNUM010
• Interchangeability : NNUM010
• Is interchangeable with: NNUM010

Annotation

English

Last update: T_KNM (29.04.2015)

One-step and multi-step methods: algorithms, analysis, convergence. Discrete and continuous dynamical systems.

Czech

Last update: doc. RNDr. Václav Kučera, Ph.D. (21.12.2018)

Anotace: Jednokrokové a vícekrokové metody: algoritmy, analýza konvergence. Dynamické systémy (se spojitým a diskrétním časem). Sylabus: 1) Základní pojmy a geometrické představy: Příklady evolučních procesů, soustava obyčejných diferenciálních rovnic, počáteční úloha, trajektorie, fázová křivka, vektorové pole, tok vektorového pole, fázový portrét, stacionární řešení. 2) Jednokrokové metody: Příklady jednokrokových metod. Analýza konvergence obecné jednokrokové metody (lokální diskretizační chyba a její odhad, konvergenční věta). Adaptivní volba délky integračního kroku. Metody typu Runge-Kutta, Butcherova tabulka (explicitní a implicitní metody, stupeň metody, řád metody). 3) Vícekrokové metody: Idea numerické integrace (Adams-Bashforth, Adams-Moulton, Nyström, Milne-Simpson), metody typu prediktor-korektor. Obecná lineární vícekroková metoda (diskretizační chyba, řád diskretizační chyby, D-stabilita, formulace konvergenční věty). 4) Dynamické systémy: Asymptotika časového vývoje (orbit, limitní množina), A-stabilita stacionárního řešení, linearizovaná stabilita, Lyapunovova věta. Dynamické systémy s diskrétním časem. 5) A-stabilita metody: Oblast A-stability metod typu Runge-Kutta. Oblast A-stability lineární m-krokové metody. "Stiff" problémy, A-stabilní metody. Předmět je vhodný pro zaměření Numerická analýza.

Literature

Last update: T_KNM (15.09.2013)

Deuflhart P., Bornemann F.: Scientific Computing with Ordinary Differential Equations, Springer Verlag, 2002

Hairer E., Norset S.P., Wanner G.: Solving Ordinary Differential Equations I (Nonstiff Problems), Second Revised Edition, Springer Verlag, 1993

Hairer E., Wanner G.: Solving Ordinary Differential Equations II (Stiff and Differential-Algebraic Problems), Springer Verlag, 1991

Syllabus

English

Last update: T_KNM (29.04.2015)

1) Basic concepts: Examples of evolution processes, systems of ordinary differential equation, initial problem, trajectory, vector field, phase portrait, stationary solution.

2) One-step methods: Examples of one-step methods. Analysis of convergence of a general one-step method. Adaptive choice of length of the time step. Runge-Kutta methods, Butcher's array.

3) Multi-step methods: Idea of numerical integration (Adams-Bashforth, Adams-Moulton, Nyström, Milne-Simpson), predictor-corrector methods. General linear multi-step methods.

4) Dynamical systems: Asymptotics (orbit, limit set), A-stability, Lyapunov theorem. Discrete dynamical systems.

5) A-stability: A-stability region for Runge-Kutta methods. A-stability region for linear multi-step methods. "Stiff" problems, A-stable methods.

Czech

Last update: T_KNM (15.09.2013)

1) Základní pojmy a geometrické představy: Příklady evolučních procesů, soustava obyčejných diferenciálních rovnic, počáteční úloha, trajektorie, fázová křivka, vektorové pole, tok vektorového pole, fázový portrét, stacionární řešení.

2) Jednokrokové metody: Příklady jednokrokových metod. Analýza konvergence obecné jednokrokové metody (lokální diskretizační chyba a její odhad, konvergenční věta). Adaptivní volba délky integračního kroku. Metody typu Runge-Kutta, Butcherova tabulka (explicitní a implicitní metody, stupeň metody, řád metody).

3) Vícekrokové metody: Idea numerické integrace (Adams-Bashforth, Adams-Moulton, Nyström, Milne-Simpson), metody typu prediktor-korektor. Obecná lineární vícekroková metoda (diskretizační chyba, řád diskretizační chyby, D-stabilita, formulace konvergenční věty).

4) Dynamické systémy: Asymptotika časového vývoje (orbit, limitní množina), A-stabilita stacionárního řešení, linearizovaná stabilita, Lyapunovova věta. Dynamické systémy s diskrétním časem.

5) A-stabilita metody: Oblast A-stability metod typu Runge-Kutta. Oblast A-stability lineární m-krokové metody. "Stiff" problémy, A-stabilní metody.