לדלג לתוכן

קובץ:Midpoint method illustration.png

תוכן הדף אינו נתמך בשפות אחרות.
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

לקובץ המקורי(1,863 × 1,667 פיקסלים, גודל הקובץ: 65 ק"ב, סוג MIME‏: image/png)

ויקישיתוף זהו קובץ שמקורו במיזם ויקישיתוף. תיאורו בדף תיאור הקובץ המקורי (בעברית) מוצג למטה.
תיאור Illustration of Midpoint method
מקור נוצר על־ידי מעלה היצירה
יוצר Oleg Alexandrov
 
. MATLAB עם‎‎ נוצרה ה PNG תמונת מפת סיביות
Public domain ברצוני, בעלי זכויות היוצרים על יצירה זו, לשחרר יצירה זו לנחלת הכלל. זה תקף בכל העולם.
יש מדינות שבהן הדבר אינו אפשרי על פי חוק, אם כך:
אני מעניק לכל אחד את הזכות להשתמש בעבודה זו לכל מטרה שהיא, ללא תנאים כלשהם, אלא אם כן תנאים כאלה נדרשים על פי חוק.

Source code (MATLAB)

 

% illustration of numerical integration
% compare the Forward Euler method, which is globally O(h) 
% with Midpoint method, which is globally O(h^2)
% and the exact solution

function main()

   f = inline ('2-y', 't', 'y');    % will solve y' = f(t, y)

   a=0; b=1; % endpoints of the interval where we will solve the ODE
   A = -0.5*b; B = 1.5*b; % a bit of an expanded interval
   N = 2; T = linspace(a, b, N); h = T(2)-T(1); % the grid
   y0 = 1; % initial condition

%   % One step of the midpoint method
   Y = solve_ODE (N, f, y0,  h, T, 2); % midpoint method

   % exact solution to the right  
   hh=0.05; TT = a:hh:B; NN = length(TT);
   YY = solve_ODE (NN, f, y0,  hh, TT, 2); % midpoint method

   % exact solution to the left 
   TTl = a:hh:(-A); NN = length(TTl);
   ZZ = solve_ODE (NN, f, y0,  -hh, TTl, 2); % midpoint method

%  the tangent line at the midpoint
   tmid = (a+b)/2;
   I = find(TT >= tmid); m = I(1);
   tmid = TT(m); ymid = YY(m); slope = f(tmid, ymid);
   Tan_l = 0.5*b; Tant = (tmid-Tan_l):hh:(tmid+Tan_l); Tany = slope*(Tant-tmid)+ymid; 

%  prepare the plotting window
   lw = 3; % curves linewidth
   lw_thin  = 2; % thinner curves
   fs = 30; % font size
   figure(1); clf; hold on; axis equal; axis off;

% colors
   red=[0.867 0.06 0.14];
   blue = [0, 129, 205]/256;
   green = [0, 200,  70]/256;
   black = [0, 0, 0];

% coordinate axes
   shifty=0.2;
   arrowsize=0.1; arrow_type=1; angle=20; % in degrees
   arrow([A, shifty], [B, shifty], lw_thin, arrowsize, angle, arrow_type, black)

% plot auxiliary lines
   I = find(TT >= a); m = I(1);  ya = YY(m);
   plot([a, a], [0+shifty, ya], 'linewidth', lw_thin, 'linestyle', '--', 'color', black)

   I = find(TT >= tmid); m = I(1);  ymid = YY(m);
   plot([tmid, tmid], [0+shifty, ymid], 'linewidth', lw_thin, 'linestyle', '--', 'color', black)

   I = find(TT >= b); m = I(1);  yb = YY(m);
   plot([b, b], [0+shifty, yb], 'linewidth', lw_thin, 'linestyle', '--', 'color', black)

% plot the solutions
   plot(TT, YY, 'color', blue,   'linewidth', lw);
   plot(-TTl, ZZ, 'color', blue,   'linewidth', lw)
   plot(T, Y, 'color', red, 'linewidth', lw)

   % plot the tangent line
   plot(Tant, Tany+0.003*lw, 'color', green, 'linewidth', lw)

   smallrad = 0.02;
   ball (T(1), Y(1), smallrad, red)
   ball (T(length(T)), Y(length(Y)), smallrad, red)
   
% text
   small = 0.15; 
   text(a, shifty-small, '\it{t_n}', 'fontsize', fs)
   text(tmid, shifty-small, '\it{t_n+h/2}', 'fontsize', fs)
   text(b, shifty-small, '\it{t_{n+1}}', 'fontsize', fs)
   text(T(1)-1.5*small, Y(1), '\it{y_n}', 'fontsize', fs, 'color', red)
   text(T(length(T))+0.6*small, Y(length(Y)), '\it{y_{n+1}}', 'fontsize', fs, 'color', red)
   text(-TTl(length(TTl))+0.1*small, ZZ(length(ZZ))+3*small, '\it{y(t)}', 'fontsize', fs, 'color', blue)
   
   
   % axes aspect ratio
%   pbaspect([1 1.5 1]);

%% save to disk
   saveas(gcf, sprintf('Midpoint_method_illustration.eps', h), 'psc2');
   
function Y = solve_ODE (N, f, y0,  h, T, method)

   Y = 0*T;
   
   Y(1)=y0;
   for i=1:(N-1)
	  t = T(i); y = Y(i);

	  if method == 1 % forward Euler method
		 
		 Y(i+1) = y + h*f(t, y);
		 
	  elseif method == 2 % explicit one step midpoint method
		 
		 K = y + 0.5*h*f(t, y);
		 Y(i+1) =  y + h*f(t+h/2, K);
		 
	  else
		 disp ('Don`t know this type of method');
		 return;
		 
	  end
   end


   function arrow(start, stop, thickness, arrow_size, sharpness, arrow_type, color)

% Function arguments:
% start, stop:  start and end coordinates of arrow, vectors of size 2
% thickness:    thickness of arrow stick
% arrow_size:   the size of the two sides of the angle in this picture ->
% sharpness:    angle between the arrow stick and arrow side, in degrees
% arrow_type:   1 for filled arrow, otherwise the arrow will be just two segments
% color:        arrow color, a vector of length three with values in [0, 1]

% convert to complex numbers
   i=sqrt(-1);
   start=start(1)+i*start(2); stop=stop(1)+i*stop(2);
   rotate_angle=exp(i*pi*sharpness/180);

% points making up the arrow tip (besides the "stop" point)
   point1 = stop - (arrow_size*rotate_angle)*(stop-start)/abs(stop-start);
   point2 = stop - (arrow_size/rotate_angle)*(stop-start)/abs(stop-start);

   if arrow_type==1 % filled arrow

      % plot the stick, but not till the end, looks bad
      t=0.5*arrow_size*cos(pi*sharpness/180)/abs(stop-start); stop1=t*start+(1-t)*stop;
      plot(real([start, stop1]), imag([start, stop1]), 'LineWidth', thickness, 'Color', color);

      % fill the arrow
      H=fill(real([stop, point1, point2]), imag([stop, point1, point2]), color);
      set(H, 'EdgeColor', 'none')

   else % two-segment arrow
      plot(real([start, stop]), imag([start, stop]),   'LineWidth', thickness, 'Color', color);
      plot(real([stop, point1]), imag([stop, point1]), 'LineWidth', thickness, 'Color', color);
      plot(real([stop, point2]), imag([stop, point2]), 'LineWidth', thickness, 'Color', color);
   end

function ball(x, y, r, color)
   Theta=0:0.1:2*pi;
   X=r*cos(Theta)+x;
   Y=r*sin(Theta)+y;
   H=fill(X, Y, color);
   set(H, 'EdgeColor', 'none');
יש ליצור מחדש את התמונה math הזו באמצעות גרפיקה וקטורית כדוגמת קובץ SVG. לפעולה זו מספר יתרונות, כפי שניתן לקרוא (באנגלית) בדף Commons:Media for cleanup. אם ברשותכם קובץ SVG, אנא העלו אותו. לאחר מכן, החליפו תבנית זו בתבנית
{{vector version available|שם הקובץ.svg}}

כיתובים

נא להוסיף משפט שמסביר מה הקובץ מייצג

פריטים שמוצגים בקובץ הזה

מוצג

היסטוריית הקובץ

ניתן ללחוץ על תאריך/שעה כדי לראות את הקובץ כפי שנראה באותו זמן.

תאריך/שעהתמונה ממוזערתממדיםמשתמשהערה
נוכחית07:51, 26 במאי 2007תמונה ממוזערת לגרסה מ־07:51, 26 במאי 2007‪1,667 × 1,863‬ (65 ק"ב)Oleg Alexandrov{{Information |Description=Illustration of Midpoint method |Source=self-made |Date= |Author= User:Oleg Alexandrov }} {{PD-self}} Category:Numerical analysis

אין בוויקיפדיה דפים המשתמשים בקובץ זה.

שימוש גלובלי בקובץ

אתרי הוויקי השונים הבאים משתמשים בקובץ זה: