Solusi Persamaan Diferensial Biasa

Solusi Persamaan Diferensial Biasa

Bentuk baku PDB orde satu dengan nilai awal ditulis sebagai y' = f(x.y) dengan nilai awal y(x0) = y0 PDB orde satu yang tidak mengikuti bentuk baku tersebut harus ditulis ulang menjadi bentuk  persamaan seperti di atas, agar ia dapat diselesaikan secara numerik. Penyelesaian PDB secara numerik berarti menghitung nilai fungsi di  xr+1  xr+1 =  xr  xr + h dengan h adalah ukuran langkah setiap iterasi. Pada metode analitik, nilai awal berfungsi untuk memperoleh solusi yang unik, sedangkan pada metode numerik nilai awal berfungsi untuk memulai iterasi. Metode Euler

Diberikan PDB orde satu, y' = dy/dx = f(x,y) dan y(x0) = y0 . Misalkan yr  = y(xr) adalah hampiran nilai y nilai  y di x di xrr yang dihitung dengan metode Euler. Dalam hal ini xr = x0 + rh, dengan r = 0,1,2,...n. Metoda Euler diturunkan dengan menguraikan y(xr+1) di sekitar xr ke dalam deret Taylor :

Dua suku pertama persamaan tersebut adalah

menyatakan persamaan metode Euler atau metode Euler-Cauchy. Metode Euler disebut  juga metode orde-pertama.   Metode Euler memberikan hampiran solusi yang buruk, sehingga dalam masalah praktek metode ini kurang disukai, namun metode ini membantu untuk memahami gagasan dasar metode penyelesaian PDB dengan orde yang lebih tinggi. Metode Heun

Metode Euler mempunyai ketelitian yang rendah karena galatnya besar  (sebanding dengan h). Buruknya galat ini dapat dikurangi dengan menggunakan metode Heun, yang merupakan perbaikan metode Euler (modified ( modified Euler’s method ). ). Pada metode Heun, solusi dari metode Euler dijadikan sebagai solusi perkiraan solusi  perkiraan awal ( predictor   predictor ). ). Metode Heun adalah sebagai berikut :

Metode Titik Tengah

Metode ini menggunakan metode Euler untuk memprediksi suatu nilai y di titik tengah dari subinterval [ti; ti+1]:

 Nilai prediksi tersebut digunakan untuk menghitung turunan di titik tengah:

Selanjutnya turunan tersebut digunakan untuk mengekstrapolasi secara linear dari t i