При рассмотрении численных методов решения задачи Коши выделяют следующие погрешности
1) локальную (ошибку);
2) глобальную (ошибку);
3) вычислений на ЭВМ;
4) общую.
Локальная погрешность – это погрешность, допущенная на данном шаге , при условии, что предыдущие значения вычислены точно и отсутствуют ошибки округления. Другими словами, решается задача Коши:
где известно точное значение . Тогда локальная погрешность
равна:
,
где – решение разностной задачи в отсутствие ошибок округления, а
– значение точного решения дифференциальной задачи в точке
.
Глобальная погрешность – это разность между вычисленным решением разностной задачи в отсутствии ошибок округления и точным решением. То есть, решается задача Коши:
Глобальная погрешность R равна:
,
где – вычисленное в отсутствие ошибок округления решение разностной задачи в точке
;
– точное решение задачи Коши в этой же точке.
Для частного случая, когда функция не зависит от y, то есть
, глобальная погрешность равна сумме локальных погрешностей.
В общем случае для устойчивых дифференциальных задач Коши глобальная погрешность будет меньше суммы локальных погрешностей, но для неустойчивых дифференциальных задач Коши глобальная погрешность больше суммы локальных погрешностей.
Общая погрешность – это сумма глобальной погрешности и погрешности вычислений на ЭВМ. Другими словами, общая погрешность – это разность между вычисленным и точным решениями с учетом ошибок округления на ЭВМ.
При оценке точности численного метода решения задачи Коши важной характеристикой является порядок метода. Разностная задача имеет порядок k по h, если для глобальной погрешности справедливо: . Для локальной погрешности в этом случае справедливо равенство
. Условия для глобальной и локальной погрешности можно записать в эквивалентном виде:
,
,
где c, c1 – положительные константы, не зависящие от h.