Das Trapezverfahren mit Gleichungslöser

Für das Trapezverfahren greifen wir auch wieder auf die Variante vom expliziten Euler zurück, und erweitern diesen um den impliziten Teil.

expliziter Euler:

\[ x1 = x0 + \Delta t \cdot A_1^{-1} \cdot (C_1-B_1 \cdot x0) \]

impliziter Euler:

\[ x1 = x0 + \Delta t \cdot A_1^{-1} \cdot (C_1-B_1 \cdot x1) \]

Mittelwertbildung:

\[ x1 = x0 + \Delta t \cdot A_1^{-1} \cdot (C_1 - B_1 \cdot \frac{x0+x1}{2} ) \]

jetzt muss noch ein wenig umgestellt werden:

\[ (A_1 + \frac{\Delta t \cdot B_1}{2} ) \cdot x1 = (A_1 + \frac{\Delta t \cdot B_1}{2} ) \cdot x0 + \Delta t \cdot C_1 \]

Mit ähnlichen Vereinfachungen wie beim impliziten Euler

\[ A = A_1 + \frac{\Delta t \cdot B_1}{2} \] \[ b = ( A_1 + \frac{\Delta t \cdot B_1}{2} ) \cdot x0 + \Delta t \cdot C_1 \]

kann man dies wiederum als\( A \cdot x1 = b \) darstellen und mit einem Gleichungslöser (s.o.) lösen. Dieses halbimplizite Lösungsverfahren ist auch unter dem Namen "Crank-Nicolson-Verfahren" bekannt.

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