B5 - implicit methods

linear ODEs

dydt=−γy→yj+1−yjΔt=−γyj dydt=−γy→yj+1−yjΔt=−γyj+1yj+1=(1+γΔt)−1yj

non linear ODEs

dydt=f(y)→yj+1−yjΔt=f(yj+1)⟹yj+1=yj+f(yj+1)Δt f(yj+1)=f(yj)+f′(yj)(yj+1−yj)+O[(Δy)2]yj+1=yj+[f(yj)+f′(yj)(yj+1−yj)]Δt=yj+[1−Δtf′(yj)]−1f(yj)Δt

PDEs

∂y∂t=κ∂2y∂x2 ykj+1−ykjΔt=12κ(∂2y∂x2|xk,tj+1+∂2y∂x2|xk,tj) −αyk+1j+1+(1+2α)ykj+1−αyk−1j+1=ykj+α(yk+1j−2ykj+yk−1j)

where, α=κΔt/2(Δx)2