Этот метод численного интегрирования разработан Адамсом в 1855 г. по просьбе известного английского артиллериста Башфорта, занимавшегося внешней баллистикой. Впоследствии этот метод был забыт и вновь открыт в начале XX века норвежским математиком Штермером. Популяризация метода Адамса и дальнейшее его усовершенствование связаны с именем А.Н. Крылова.
Изложим метод Адамса применительно к уравнению первого порядка
(3.12)
с начальным условием
. (3.13)
Пусть – система равноотстоящих значений с шагом
. Очевидно, тогда имеем
(3.14)
В силу второй интерполяционной формулы Ньютона с точностью до разностей четвертого порядка получаем:
(3.15)
где
,
или
Подставляя выражение (3.16) в формулу (3.15) и учитывая, что , будем иметь:
Отсюда получаем экстраполяционную формулу Адамса
(3.16)
Для начала процесса нужны четыре начальных значения , так называемый начальный отрезок, который определяют, исходя из начального условия (3.13), каким-нибудь численным методом. Можно, например, использовать метод Рунге-Кутта или разложение в ряд Тейлора:
где . Зная начальные значения
, из уравнения (3.12) можно найти значения производных
и составить таблицу разностей:
(3.17)
Дальнейшие значения искомого решения можно шаг за шагом вычислять по формуле Адамса, пополняя по мере необходимости таблицу разностей (3.17).
Для контроля сходимости метода рекомендуется, вычислив первое приближение для по формуле
,
определить и подсчитать конечные разности:
(3.18)
затем найти второе приближение по более точной формуле:
(3.19)
Если и
отличаются лишь на несколько единиц последнего сохраняемого десятичного разряда, то можно положить
, а затем, найдя
,
посчитать заново конечные разности (3.18). После этого, строго говоря, следует снова найти по формуле (3.19). Поэтому шаг h должен быть таким, чтобы этот пересчет был излишним.
На практике шаг h выбирают столь малым, чтобы можно было пренебречь выражением в формуле (3.19).
Если же расхождение величин и
значительно, то следует уменьшить шаг h.
Обычно шаг h уменьшают ровно в два раза. Покажем, как в этом случае, имея до некоторого значения i таблицу величин xj, yj, с шагом
, можно просто построить таблицу величин:
с шагом
Для краткости введем сокращенные обозначения:
На основании формулы (3.15) будем иметь:
(3.20)
где . Отсюда, полагая
и учитывая, что
находим
(3.21)
После этого составляем начальный отрезок для таблицы значений :
,
и находим конечные разности:
Дальше таблица значений продолжается обычным путём, посредством соответствующей модификации формулы (3.16):
.
Для работы на электронных счетных машинах формулу Адамса (3.16) выгодно применять в раскрытом виде. Учитывая, что
.
После приведения подобных членов имеем;
При этом .