Nama : Ayu Inka Avinda
NIM : 21060117120002
Kelas : A
TUGAS PENGGANTI KULIAH
METODE KOMPUTASI NUMERIK
A.
Metode
Euler
Metode Euler adalah
salah satu dari metode satu langkah yang paling sederhana. Di banding dengan
beberapa metode lainnya, metode ini paling kurang teliti. Namun demikian metode
ini perlu dipelajari mengingat kesederhanaannya dan mudah pemahamannya sehingga
memudahkan dalam mempelajari metode lain yang lebih teliti.
Metode euler atau disebut juga metode orde
pertama karena persamaannya kita hanya
mengambil sampai suku orde pertama saja.
Misalnya
diberikan PDB orde satu,
= dy/dx = f(x,y) dan nilai awal y(x0)
= x0
Misalkan
yr = y(xr)
adalah
hampiran nilai di xr yang dihitung dengan metode euler. Dalam hal
ini
xr = x0
+ rh, r = 1, 2, 3,…n
metode
euler diturungkan dengan cara menguraikan y(xr+1) di sekitar
xr ke dalam deret taylor :
y(xr+1)=y(xr)+
y’(xr)+
y”(xr)+… (1)
bila persamaan di atas
dipotong samapai suku orde tiga, peroleh
y(xr+1) = y(xr)
+
y’(xr) +
y”(t), xr<t<xr+1 (2)
berdasarkan persamanan
bentuk baku PDB orde orde satu maka
y’(xr ) = f(xr,
yr)
dan
xr+1 – xr
= h
maka persamaan 2
dapat ditulis menjadi
y(xr+1)
y(xr)+hf(xr,yr)+
y”(t) (3)
dua suku pertama
persamaan di atas yaitu :
y(xr+1)
= y(xr) + hf(xr, yr) ; r = 0, 1, 2,…,n (4)
atau dapat ditulis
yr+1 = yr + hfr
yang merupakan
metode Euler.
B. Metode Heun (Perbaikan
Metode Euler)
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 (modifified
Euler’s method ). Pada metode Heun , solusi dari metode Euler dijadikan
sebagai solusi perkiraan awal (prediktor), selanjutnya solusi perkiraan awal diperbaiki dengan metode Heun
(Corrector).
Metode Heun diturunkan sebagai
berikut:
Pandang
PDB orde Satu
![]()
Integrasikan
kedua ruas persamaan dari xr sampai xr+1 :
![]()
= y(xr+1)-y(xr)
= yr+1-yr
Nyatakan
yr+1 di ruas kiri dan suku-suku lainnya di ruas kanan:
(p.7)
Suku
yang mengandung integral di ruas kanan ,
,
dapat
diselesaikan dengan kaidah trapezium menjadi
(p.8)
Sulihkan
persamaan (p.7) ke dalam persamaan (p.8)
, menghasilkan persamaan
(p.9)
Yang nerupakan metode Heun , atau metode
Euler-Cauchy yang diperbaiki. Dalam persamaan (p.8) suku ruas kanan
mengandung yr+1 ini adalah
solusi perkiraan awal (prediktor)
yang dihitung dengan metode Euler. Persamaan (p.9) dapat dituls sebagai :
predictor : ![]()
Corrector
:
(p.10)
Atau
ditulis dalam satu kesatuan,
(p. 11)
Perhitungan (Mengerjakan soal)
1.
METODE HEUN
Diketahui Persamaan diferensial Biasa
dy/dx = x2 y2 dan y(1)
= 1
Gunakan metode Heun untuk menghitung y(1.2) dengan ukuran langkah h = 0.1
Penyelesaian:
Dalam hal ini, f(x, y) = x2 y2
, dan penerapan metode Euler pada PDB tersebut menjadi
f(x, y) = x2 y2
·
y(x0 ) =
y0
·
y(1) = 1
·
a = x0 =
1
·
b = 1.2
·
h = 0.1
-
x0 = 1
-
y0 = 1
maka
n = (1.2 - 1)/0.1 = 2 (jumlah langkah)
Langkah-langkah:
-
x1 = 1.1
-
y(0)1 = y0 + h f(x 0, y0)
= 1 + 0.1(12 . 12)
= 1.1
-
x2 = 1.2
-
y(1)1 = y0 + (h/2) [ f(x 0, y0) + f(x
1, y(0)1) ]
= 1 +( 0.1/2 ) [(12 . 12)
+ (1.12 . 1.12)
= 1.123205
jadi, y(1.2) = 1.123205
2.
METODE EULER
Diketahui Persamaan diferensial Biasa
dy/dx = x2 y2 dan y(1)
= 1
Gunakan metode Euler
untuk menghitung y(1.2) dengan
ukuran langkah h = 0.1
Penyelesaian:
Dalam hal ini, f(x,
y) = x2 y2 , dan penerapan metode Euler pada
PDB tersebut menjadi
yr+1= yr + 0.1(xr2 yr2)
langkah langkah :
·
y(x0 ) =
y0
·
y(1) = 1
·
a = x0 =
1
·
b = 1.2
·
h = 0.1
-
x0 = 1
-
y0 = 1
-
x1 = 1.1
-
y1 = y0 +
0.1(xr2 yr2) = 1 + (0.1) (12 * 12)
= 1.2
y1= 1.2
-
x2 = 1.2
-
y2 = y1
+ 0.1(xr2 yr2) = 1.2 + (0.1) (1.12 * 1.22)
= 1.37424
y2 = 1.37424
jadi,
y(1.2) = 1.37424