Форум программистов, компьютерный форум, киберфорум
Численные методы
Войти
Регистрация
Восстановить пароль
Блоги Сообщество Поиск Заказать работу  
 
0 / 0 / 0
Регистрация: 17.03.2025
Сообщений: 1

Метод Якоби для уравнения Лапласа с граничными условиями Неймана

17.03.2025, 17:03. Показов 1287. Ответов 0

Студворк — интернет-сервис помощи студентам
Добрый день!

Требуется решить задачу методом Якоби: d^T/dx^2 + d^2T/dy^2 = 0 c условиями на границах квадрата:
T(0, y) = 1, T(x, 1) = 1, dT/dx(1, y) = 1 - y, dT/dy(x, 0) = x.

Условия остановки итераций: max|T_new - T| < d_t И max|R_{i,j}| < d_R, где R -- матрица остатка.

Я аппроксимирую граничные условия на производные конечно-разностными схемами 2 порядка. По условию задачи шаг по оси х и у равен h = 1/20. Моя реализация численного метода приводит к 645 итерациям для сходимости в случае метода Якоби и 999 в случае Гаусса-Зейделя, что скорее всего неверно. Думаю, что проблема именно в методе Якоби. Помогите, пожалуйста, выяснить, почему так может происходить. Прилагаю свой код для метода Якоби.

Python
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
h = 1/20
grid = np.arange(0, 1+h, h)
N = len(grid)
 
def jacobi_method(M):
    T  = M.copy() 
    T[0, :] = 1
    T[:, -1] = 1
    T_prev = T.copy()
    for i in range(1, N - 1):
        for j in range(1, N - 1):
            T[i, j] = ( T_prev[i+1, j] + T_prev[i-1, j] + T_prev[i, j+1] + T_prev[i, j-1]) /4
    
    T[-1, :] = (4*T[-2, : ] - T[-3, :] + 2*h*(1- grid))/3
    T[:,0] = (4*T[:, 1] - T[:, 2] - 2*h*grid)/3
 
    return T
 
def residual(T):
    residual = np.zeros((len(T)-2, len(T)-2))
    for i in range(1, len(T) - 1):
        for j in range(1, len(T[i]) - 1):
            residual[i-1, j-1] = ((T[i+1, j] - 2*T[i, j] + T[i-1, j]) / (h**2) +
                                  (T[i, j+1] - 2*T[i, j] + T[i, j-1]) / (h**2))
 
    return residual
    
T1 = np.ones((N, N))
dT = 1
deltaT = 10e-7
R = 1
deltaR = 10e-5
iterations = []
dTs = []
Rs = []
i = 0
while dT >= deltaT or R >= deltaR :
    T_n = jacobi_method(T1)
    dT = np.max(abs(T_n - T1))
    dTs.append(dT)
    R = np.max(abs(residual(T_n)))
    Rs.append(R)
    T1 = T_n.copy()
    i += 1
    iterations.append(i)
0
cpp_developer
Эксперт
20123 / 5690 / 1417
Регистрация: 09.04.2010
Сообщений: 22,546
Блог
17.03.2025, 17:03
Ответы с готовыми решениями:

Задача Лапласа с неоднородными граничными условиями
Здравствуйте, не могу найти константы в решении задачи Лапласа с неоднородными граничными условиями. Задача: ...

Метод Фурье для неоднородного волнового уравнения с неоднородными граничными условиями
В полуполосе 0 &lt; x &lt; 1 и при t &gt; 0 решить смешанную задачу: U_t_t = a^{2}U_x_x + A sin (\frac{3 \pi x}{2l}) Забыл указать условия: ...

Построение графика для дифференциального уравнения с граничными условиями (краевая задача)
Мне задано следующее аналитическое решение U(x,t) = exp (2*x)*cos(t). Требуется решение краевой задачи для ДУ (выделено жирным)....

0
Надоела реклама? Зарегистрируйтесь и она исчезнет полностью.
raxper
Эксперт
30234 / 6612 / 1498
Регистрация: 28.12.2010
Сообщений: 21,154
Блог
17.03.2025, 17:03
Помогаю со студенческими работами здесь

Найти решения уравнения с граничными условиями
Найти решения уравнения y&quot;-(x^2)y=x с граничными условиями y(0)=1 , y(1)=3 МЕТОДОМ СТРЕЛЬМЫ

Дифференциальное уравнения второго порядка с граничными условиями
Здравствуйте помогите пожалуйста разобраться, очень нуждаюсь. Дано такая уравнения \rho...

Решение дифференциального уравнения второго порядка с граничными условиями С++
Помогите, пожалуйста, разобраться! Условия - y(0) = 1.5 и y(5) = -1

Вариационный метод Ритца с граничными условиями u'(-a)=0, u'(a)=0
Теоретическую часть по методу Ритца можно найти Ректорис К. Вариационные методы в математической физике и технике, глава 13, стр. 159 Выбор...

Решение двумерного нестационарного уравнения теплопроводности с граничными условиями 1-ого рода
Выручайте. Необходимо решить двумерное нестационарное уравнение теплопроводности с граничными условиями первого рода. Вот таким образом...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
1
Ответ Создать тему
Новые блоги и статьи
PhpStorm 2025.3: WSL Terminal всегда стартует в ~
and_y87 14.12.2025
PhpStorm 2025. 3: WSL Terminal всегда стартует в ~ (home), игнорируя директорию проекта Симптом: После обновления до PhpStorm 2025. 3 встроенный терминал WSL открывается в домашней директории. . .
Access
VikBal 11.12.2025
Помогите пожалуйста !! Как объединить 2 одинаковые БД Access с разными данными.
Новый ноутбук
volvo 07.12.2025
Всем привет. По скидке в "черную пятницу" взял себе новый ноутбук Lenovo ThinkBook 16 G7 на Амазоне: Ryzen 5 7533HS 64 Gb DDR5 1Tb NVMe 16" Full HD Display Win11 Pro
Музыка, написанная Искусственным Интеллектом
volvo 04.12.2025
Всем привет. Некоторое время назад меня заинтересовало, что уже умеет ИИ в плане написания музыки для песен, и, собственно, исполнения этих самых песен. Стихов у нас много, уже вышли 4 книги, еще 3. . .
От async/await к виртуальным потокам в Python
IndentationError 23.11.2025
Армин Ронахер поставил под сомнение async/ await. Создатель Flask заявляет: цветные функции - провал, виртуальные потоки - решение. Не threading-динозавры, а новое поколение лёгких потоков. Откат?. . .
Поиск "дружественных имён" СОМ портов
Argus19 22.11.2025
Поиск "дружественных имён" СОМ портов На странице: https:/ / norseev. ru/ 2018/ 01/ 04/ comportlist_windows/ нашёл схожую тему. Там приведён код на С++, который показывает только имена СОМ портов, типа,. . .
Сколько Государство потратило денег на меня, обеспечивая инсулином.
Programma_Boinc 20.11.2025
Сколько Государство потратило денег на меня, обеспечивая инсулином. Вот решила сделать интересный приблизительный подсчет, сколько государство потратило на меня денег на покупку инсулинов. . . .
Ломающие изменения в C#.NStar Alpha
Etyuhibosecyu 20.11.2025
Уже можно не только тестировать, но и пользоваться C#. NStar - писать оконные приложения, содержащие надписи, кнопки, текстовые поля и даже изображения, например, моя игра "Три в ряд" написана на этом. . .
Мысли в слух
kumehtar 18.11.2025
Кстати, совсем недавно имел разговор на тему медитаций с людьми. И обнаружил, что они вообще не понимают что такое медитация и зачем она нужна. Самые базовые вещи. Для них это - когда просто люди. . .
Создание Single Page Application на фреймах
krapotkin 16.11.2025
Статья исключительно для начинающих. Подходы оригинальностью не блещут. В век Веб все очень привыкли к дизайну Single-Page-Application . Быстренько разберем подход "на фреймах". Мы делаем одну. . .
КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin
Copyright ©2000 - 2025, CyberForum.ru