В настоящей работе рассматривается численное решение задачи Коши для дифференциального уравнения второго порядка, вычисляемое с помощью метода Нумерова. Предложен новый способ получения гарантированной оценки погрешности с помощью эллипсоидов. Численное решение заключается в эллипсоид, содержащий и точное, и численное решение задачи, который пересчитывается на каждом шаге. В отличие от ранее предложенного метода пересчета эллипсоидов, предлагается более точная оценка малых слагаемых в разностном уравнении для погрешности. Это приводит к более точной оценке погрешности численного решения и применимости предложенного метода оценки погрешности на интервалах большей длины. Приведены результаты оценки погрешности метода Нумерова при решении задачи двух тел на большом интервале. Этот численный эксперимент демонстрирует эффективность предложенного метода.
In this article, we consider a numerical solution of the Cauchy problem for a second-order differential equation calculated by the means of the Numerov method. A new method for obtaining a guaranteed error estimate using ellipsoids is proposed. The numerical solution is enclosed in an ellipsoid containing both the exact and the numerical solutions of the problem, which is recalculated at each step. In contrast to the previously proposed method for recalculating ellipsoids, a more accurate estimate of small terms in the difference equation for the error is proposed. This leads to a more accurate estimate of the error of the numerical solution and the applicability of the proposed method to estimating the error on longer intervals. The results of estimating the error of Numerov’s method in solving the two-body problem over a large interval are presented. This numerical experiment demonstrates the effectiveness of the proposed method.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.