Computer-algebraic approach to first differential approximation: Van der Pol oscillator

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

First differential approximation has been used to analyze various numerical methods for solving systems of ordinary differential equations. This has made it possible to estimate the stiffness of the ODE system that models the oscillations of the Van der Pol oscillator and the error of the method as well as to propose simple criteria for choosing a calculation step. The presented methods allow one to perform efficient calculations using computer algebra systems.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Yu. A. Blinkov

Saratov State National Research University, ul. Astrakhanskaya 83

Author for correspondence.
Email: blinkovua@info.sgu.ru
Russian Federation, Saratov, 410012

References

  1. Yanenko N.N., Shokin Yu.I. On the first differential approximation of difference schemes for hyperbolic systems of equations, Sib. Mat. Zh., 1969. V. 10. No. 5. P. 1173–1187.
  2. Blinkov Yu.A., Gerdt V.P., Marinov K.B. Discretization of quasilinear evolution equations by computer algebra methods. Program. Comput. Software. 2017. V. 43. No. 2. P. 84–89.
  3. Blinkov Yu.A., Rebrina A.Yu. Investigation of difference schemes for two-dimensional Navier–Stokes equations by using computer algebra algorithms, Program. Comput. Software, 2023. V. 49. No. 1. P. 26–31.
  4. Blinkova A.Yu., Malykh M.D., evast’yanov L.A. On differential approximations of difference schemes, Izv. Sarat. Univ., Nov. Ser., Ser. Mat., Mekh., Inf. 2021. V. 21. No. 4. P. 472–488.
  5. Kutta M. Beitrag zur näherungsweisen Integration totaler Differentialgleichungen. Zeitschrift für Mathematik und Physik. 1901. V. 46. P. 435–453.
  6. Bashforth F. An Attempt to test the Theories of Capillary Action by comparing the theoretical and measured forms of drops of fluid. With an explanation of the method of integration employed in constructing the tables which give the theoretical forms of such drops, by J. C. Adams, Cambridge. 1883.
  7. Moulton F.R. New methods in exterior ballistics, University of Chicago Press. 1926.
  8. van der Pol B. On “Relaxation-Oscillations”. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 1926. N. 2. P. 978–89992. doi: 10.1080/14786442608564127
  9. Kolchin E.R. Differential Algebra and Algebraic Groups. Academic Press, New York, 1973. 446 p.
  10. Buchberger B. Gröbner bases: an Buchberger algorithmic method in polynomial ideal theory. Recent Trends in Multidimensional System Theory / Ed. by N. K. Bose. V. 6. 1985. P. 184–232.
  11. Duffing G. Brzwungene Schwingungen bei veranderlicher Eigenfrequenz und ihre technische Bedeutung, Braunschweig, 1918.
  12. Curtiss C.F., Hirschfelder J.О. Integration of stiff equations. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 1952. V. 38. N. 3. P. 235–243. doi: 10.1073/pnas.38.3.235
  13. Crank J., Nicolson P. A practical method for numerical evaluation of solutions of partial differential equations of the heat conduction type. Proc. Camb. Phil. Soc. 1947. V. 43. N. 1. P. 50–67. doi: 10.1017/S0305004100023197
  14. Dorman J.R., Prince P.J. A family of embedded Runge–Kutta formulae. Journal of Computational and Applied Mathematics. 1980. V. 6. N. 1. P. 19–26. doi: 10.1016/0771-050X(80)90013-3

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1

Download (33KB)
3. Fig. 2

Download (22KB)
4. Fig. 3

Download (13KB)
5. Fig. 4

Download (48KB)
6. Fig. 5

Download (39KB)
7. Fig. 6

Download (38KB)
8. Fig. 7

Download (52KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».