An implementation of the Chebyshev series method for the approximate analytical solution of second-order ordinary differential equations

Описан один метод по применению рядов Чебышёва для интегрирования канонических систем обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка. Этот метод основан на аппроксимации решения задачи Коши, его первой и второй производных частичными суммами смещенных рядов Чебышёва. Коэффициенты рядов вычисляются итерационным способом с применением соотношений, связывающих коэффициенты Чебышёва решения задачи Коши, а также коэффициенты Чебышёва первой производной решения с коэффициентами Чебышёва правой части системы. Неотъемлемым элементом вычислительной схемы является использование формулы численного интегрирования Маркова для вычисления коэффициентов Чебышёва правой части системы. В статье не только сообщаются результаты, полученные численными расчетами, но и делается упор на высокоточном аналитическом представлении решения в виде частичной суммы ряда на промежутке интегрирования. A method used to apply the Chebyshev series for solving canonical systems of second order ordinary differential equations is described. This method is based on the approximation of the Cauchy problem solution and its first and second derivatives by partial sums of shifted Chebyshev series. The coefficients of these series are determined iteratively using the relations relating the Chebyshev coefficients of the solution and its first derivative with the Chebyshev coefficients found for the right-hand side of the canonical system by application of Markov's quadrature formula. The obtained numerical results are discussed and the high-precision analytical representations of the solution are proposed in the form of partial sums of Chebyshev series on a given integration segment.