1. On the selection of increments in Jacobian approximations for numerical solvers of ordinary differential equations - An experimental study
- Author
-
Renström, Thomas and Renström, Thomas
- Abstract
Some numerical methods approximate the Jacobian using finite differences as part of their process. The finite difference method of approximation resembles the limit definition of the derivative. Since a computer cannot handle the mathematical concept of limits, a sufficiently small number has to be chosen as an increment. However, when the increments are chosen outside of certain acceptable ranges, we need to account for error stemming from issues regarding representability. In this thesis we will look at the mathematical limitations of the increments. We will also go over how they are chosen in 3 different solvers, and suggest ways to improve upon them., Inom matematik så används något som kallas derivator för att beräkna förändring. Ett exempel är hastighet som är positionens derivata. När man uppskattar hastighet så dividerar man förflyttningssträckan med tidsåtgången. För att ge en mer precis uppskattning för hastigheten i stunden så kan man då minska tiden man beräknar över. När detta görs på datorer så stöter man på problem när stegen blir för små. Detta grundar sig i hur datorer lagrar information. Det blir helt enkelt problem när man försöker summera ett stort och litet tal. Lite förenklat så kan datorn inte se skillnaden på hastigheten vid 15 minuter efter fyra och 15 minuter och 113 miljontedels sekunder efter fyra. Detta arbete ser över de matematiska begränsningarna för hur denna tidsskillnad kan väljas, och hur det praktiskt görs i 3 olika simuleringsalgoritmer. Vi föreslår sedan hur förbättringar skulle kunna göras.
- Published
- 2024