3.3.3.     МЕТОД ЭЙЛЕРА

Пусть дано дифференциальное уравнение

                                                     (3.22)

с начальным условием:

.

Выбрав достаточно малый шаг , постоим систему равноотстоящих друг от друга точек:

                                    (3.23)

Искомую интегральную кривую  (рис. 3.10), проходящую через точку , приближенно заменим  ломаной  с вершинами  , звенья которой  прямолинейны между прямыми  и и имеют подъем:

                                                (3.24)

(это так называемая ломаная Эйлера).

Таким образом, звенья  ломаной Эйлера в каждой вершине  имеют направление , совпадающее с направлением интегральной кривой уравнения (3.22), проходящей через точку .

Из формулы (3.24) вытекает, что значения могут быть определены (метод Эйлера) по формулам:

                               (3.25)

Для геометрического построения ломаной Эйлера выберем полюс и на оси ординат отложим отрезок (см. рис. 3.10).

Очевидно, угловой коэффициент луча будет равен . Поэтому, чтобы получить первое звено ломаной Эйлера, достаточно из точки   провести прямую, параллельную лучу , до пересечения с прямой  в некоторой точке .

Приняв точку   за исходную, откладываем на оси ординат отрезок и через точку  проводим прямую    до пересечения в точке с прямой и т.д.

Метод Эйлера является простейшим численным методом интегрирования дифференциального уравнения. Недостатками метода Эйлера являются:

1) малая точность;

2) систематическое  накопление ошибок.

Можно доказать, что если правая часть  уравнения (3.22) непрерывна, то последовательность ломаных Эйлера про  на достаточно малом отрезке

равномерно стремится к искомой интегральной кривой .

Метод Эйлера легко распространяется на системы дифференциальных уравнений