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Ein Runge-Kutta-Nyström-Formelpaar der Ordnung 11(12) für Differentialgleichungen der Form y″=f(x,y)

A Runge-Kutta-Nyström formula-pair of order 11 (12) for differential equations of the form y″=f(x,y)

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Zusammenfassung

y″=f(x, y). Es wird erstmals ein explizites, direktes Runge-Kutta-Nyström-Formelpaar der Ordnung 11 (12) mit insgesamt 20f-werten pro Schritt für Anfangswertaufgaben bei gewöhnlichen Differentialgleichungen zweiter Ordnung der speziellen Formy″=f(x, y) aufgestellt. Die Güte dieses Verfahrens wird anhand von drei numerischen Beispielen demonstriert.

Abstract

A new explicit, direct Runge-Kutta-Nyström formula-pair of order 11 (12) with 20 function evaluations per step for initial value problems in ordinary differential equations of second order of the special formy″=f(x, y) is derived. Three numerical examples demonstrate the efficacy of the new formula-pair.

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Literatur

  1. Bauer, H. J.: Entwicklung leistungsfähiger Extrapolationscodes. Diplomarbeit, Universität Heidelberg, Inst. f. Angew. Math., 1983.

  2. Bettis, D. G.: A Runge-Kutta-Nyström algorithm. Celestial Mechanics8, 229–233 (1973).

    Article  Google Scholar 

  3. Bettis, D. G.: Equations of condition for Runge-Kutta-Nyström algorithms. Dept. of Aerospace Eng. and Eng. Mechanics, University of Texas at Austin, Austin, Texas, 1974.

    Google Scholar 

  4. Dormand, J. R., Prince, P. J.: New Runge-Kutta algorithms for numerical simulation in dynamic astronomy. Celestial Mechanics18, 223–232 (1978).

    Article  Google Scholar 

  5. Fehlberg, E.: Classical eight- and lower-order Runge-Kutta-Nyström formulas with stepsize control for special second-order differential equations. NASA TR R-381, Washington, D. C., 1972.

  6. Fehlberg,E.: Classical eight- and lower-order Runge-Kutta-Nyström formulas with a new stepsize control procedure for special second-order differential equations. NASA TR R-410, Washington, D. C., 1973.

  7. Fehlberg, E.: Klassische Runge-Kutta-Nyström-Formeln mit Schrittweiten-Kontrolle für Differentialgleichungen\(\ddot x = f(t,x)\). Computing10, 305–315 (1972).

    Article  Google Scholar 

  8. Fehlberg, E.: Eine Runge-Kutta-Nyström-Formel 9ter Ordnung mit Schrittweitenkontrolle für Differentialgleichungen\(\ddot x = f(t,x)\). ZAMM61, 477–485 (1981).

    Google Scholar 

  9. Fehlberg, E.: Zur Berechnung der Koeffizienten für RKN-S-9 (10)-14 und RKN-S-10 (11)-17. Unveröffentlichte Arbeit, Huntsville/Ala., 1979.

  10. Fehlberg, E.: New high-order Runge-Kutta formulas with step size control for systems of first-and second-order differential equations. ZAMM44, T17–29 (1964).

    Google Scholar 

  11. Fehlberg, E.: Eine RKT-Formel für Differentialgleichungen der Form\(\ddot x = f(t,x)\). ZAMM63, 261–268 (1983).

    Google Scholar 

  12. Fehlberg, E., Fillippi, S., Gräf, J.: Ein Runge-Kutta-Nyström-Formelpaar der Ordnung 10 (11) für Differentialgleichungen der Formy″=f(x, y). ZAMM66 (1986).

  13. Fehlberg, E.: Numerisch stabile Interpolationsformeln mit günstiger Fehlerfortpflanzung für Differentialgleichungen erster und zweiter Ordnung. ZAMM41, 101–110 (1961).

    Google Scholar 

  14. Filippi, S.: Verallgemeinertek-Schrittverfahren der Ordnungp=3k−m+2 und der Ordnungp=2k−m+1 zur numerischen Lösung von Anfangswertaufgaben bei Differentialgleichungenm-ter Ordnung der Formy (m)=f(x, y). Computing17, 361–372 (1977).

    Google Scholar 

  15. Filippi, S.: Über direkte, verallgemeinertek-Schrittverfahren der Ordnungp=3k für Differentialgleichungen der Formy″=f(x, y). Mitteilungen aus dem Mathem. Seminar Gießen, Heft 123, 129–142 (1977).

    Google Scholar 

  16. Hairer, E.: Méthodes de Nyström pour l'équation différentielley″=f(x, y). Numer. Math.27, 283–300 (1977).

    Article  Google Scholar 

  17. Hairer, E.: A one-step method of order 10 fory″=f(x, y). IMA J. of Numer. Anal.2, 83–94 (1982).

    Google Scholar 

  18. Hairer, E., Wanner, G.: A theory for Nyström methods. Numer. Math.25, 383–400 (1976).

    Article  Google Scholar 

  19. Horn, M. K.: Developments in high-order Runge-Kutta-Nyström formulas. Dissertation, University of Texas at Austin, 1977.

  20. Nyström, E. J.: Über die numerische Integration von Differentialgleichungen. Acta Soc. Sci. Fennicae50, 1–55 (1925).

    Google Scholar 

  21. Reutter, F.: Genauigkeitsuntersuchungen bei direkten und indirekten Verfahren für gewöhnliche Differentialgleichungenn-ter Ordnung. Wiss. Zeitschrift der Hochschule für Architektur und Bauwesen Weimar28, 180–183 (1982).

    Google Scholar 

  22. Zurmühl, R.: Runge-Kutta-Verfahren zur numerischen Integration von Differentialgleichungenn-ter Ordnung. ZAMM28, 173–182 (1948).

    Google Scholar 

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Filippi, S., Gräf, J. Ein Runge-Kutta-Nyström-Formelpaar der Ordnung 11(12) für Differentialgleichungen der Form y″=f(x,y). Computing 34, 271–282 (1985). https://doi.org/10.1007/BF02253323

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