常微分方程式の境界値問題

常微分方程式の境界値問題
次の境界値問題
𝑑
𝑑𝑢
−
𝑝(𝑥)
𝑑𝑥
𝑑𝑥
+𝑞 𝑥 𝑢 = 𝑓(𝑥)
𝑢 𝑎 = 𝛼, 𝑢 𝑏 = 𝛽
(8.46)
(8.47)
を考える.
𝑝 𝑥 = 1, 𝑞 𝑥 = 0
とすると
−𝑢𝑖−1 + 2𝑢𝑖 − 𝑢𝑖+1 = ℎ2 𝑓𝑖
𝑢0 = 𝛼, 𝑢𝑛 = 𝛽
と近似できる.
(8.53)
2
ℎ
𝑓1 + 𝛼
𝑢
1
2 −1
𝑢2
ℎ2 𝑓2
−1 2 −1
⋮
⋮
⋱
⋱
⋱
=
(8.54)
⋮
⋮
⋱
⋱
⋱
ℎ2 𝑓𝑛−2
−1 2 −1 𝑢𝑛−2
−1 2 𝑢𝑛−1
ℎ2 𝑓𝑛−1 + 𝛽
例題
𝑢"(𝑥) = −20𝑥 3
𝑢 0 = 0, 𝑢 1 = 0