Taylor Method 911C85
1. **Διατύπωση του προβλήματος:**
Δίνεται η διαφορική εξίσωση $$\left(m+\frac{2I}{r^2}\right)s'' = \frac{1}{r}(t_r - t_l) - b s' s'$$ με αρχικές συνθήκες $$s(0) = s_0$$ και $$s'(0) = 0$$.
2. **Στόχος:**
Να διατυπωθούν οι τύποι για την επίλυση του προβλήματος αρχικής τιμής (Π.Α.Τ.) με τη μέθοδο Taylor α’ τάξης.
3. **Βασική ιδέα της μεθόδου Taylor α’ τάξης:**
Η μέθοδος Taylor α’ τάξης χρησιμοποιεί την προσέγγιση
$$s(t+h) = s(t) + h s'(t) + O(h^2)$$
και
$$s'(t+h) = s'(t) + h s''(t) + O(h^2)$$
όπου $h$ είναι το βήμα χρόνου.
4. **Υπολογισμός $s''(t)$ από την εξίσωση:**
Από την εξίσωση έχουμε
$$s'' = \frac{1}{m + \frac{2I}{r^2}} \left( \frac{1}{r}(t_r - t_l) - b s' s' \right)$$
5. **Βήματα επίλυσης:**
- Ξεκινάμε από τις αρχικές τιμές $$s(0) = s_0$$ και $$s'(0) = 0$$.
- Υπολογίζουμε $$s''(0)$$ από τον τύπο στο βήμα 4.
- Ενημερώνουμε τις τιμές για $$s(h)$$ και $$s'(h)$$ με τη μέθοδο Taylor α’ τάξης:
$$s(h) = s(0) + h s'(0)$$
$$s'(h) = s'(0) + h s''(0)$$
- Επαναλαμβάνουμε τα παραπάνω για κάθε επόμενο βήμα χρόνου.
6. **Συμβολική διατύπωση τύπων:**
Για κάθε βήμα $n$ με χρόνο $t_n = n h$:
$$s_{n+1} = s_n + h s'_n$$
$$s'_{n+1} = s'_n + h \frac{1}{m + \frac{2I}{r^2}} \left( \frac{1}{r}(t_r - t_l) - b s'_n s'_n \right)$$
7. **Σημαντικές παρατηρήσεις:**
- Η μέθοδος Taylor α’ τάξης είναι απλή αλλά απαιτεί μικρά βήματα $h$ για ακρίβεια.
- Οι παράμετροι $m, I, r, b, t_r, t_l$ πρέπει να είναι γνωστοί ή να δίνονται.
Αυτά είναι τα βήματα που χρειάζεται να ακολουθήσεις για να λύσεις το πρόβλημα με τη μέθοδο Taylor α’ τάξης.