Flashcards : Méthodes des différences finies (69 cartes)

Toutes les cartes

1Question

Que signifie Δ>0\Delta>0 dans la classification du terme principal d’une EDP ?

Réponse

L’EDP est elliptique.

2Question

Que signifie Δ=0\Delta=0 dans la classification du terme principal d’une EDP ?

Réponse

L’EDP est parabolique.

3Question

Que signifie Δ<0\Delta<0 dans la classification du terme principal d’une EDP ?

Réponse

L’EDP est hyperbolique.

4Question

Quel rôle jouent les données aux limites dans les équations elliptiques ?

Réponse

Elles influencent l’équilibre sur tout le domaine.

5Question

Que décrivent les équations paraboliques dans le temps ?

Réponse

La diffusion et le lissage.

6Question

Quel phénomène les équations hyperboliques décrivent-elles ?

Réponse

La propagation de signaux à vitesse finie.

7Question

Quelle est la solution exacte de l’advection linéaire ut+cux=0u_t+cu_x=0 ?

Réponse

u(x,t)=u0(x−ct)u(x,t)=u_0(x-ct).

8Question

À quelle vitesse l’information se déplace-t-elle dans l’advection linéaire ut+cux=0u_t+cu_x=0 ?

Réponse

À la vitesse cc.

9Question

Quel type de problème est l’advection linéaire ut+cux=0u_t+cu_x=0 ?

Réponse

Un problème hyperbolique.

10Question

Quel effet l’équation de diffusion ut=νuxxu_t=\nu u_{xx} produit-elle au cours du temps ?

Réponse

Elle lisse les gradients.

11Question

Quel type de modèle est l’équation de diffusion ut=νuxxu_t=\nu u_{xx}, avec ν>0\nu>0 ?

Réponse

Un modèle parabolique.

12Question

À quoi servent les développements de Taylor des valeurs décalées en différences finies ?

Réponse

À construire des formules, déterminer leur ordre de précision et calculer l’erreur locale de troncature.

13Question

Quelle est la différence centrée de uxx(xj)u_{xx}(x_j) et son ordre ?

Réponse

Uj+1−2Uj+Uj−1Δx2\frac{U_{j+1}-2U_j+U_{j-1}}{\Delta x^2}, d’ordre O(Δx2)O(\Delta x^2).

14Question

Pour l’advection avec c>0c>0, quelle différence le schéma amont utilise-t-il ?

Réponse

La différence arrière Ujn−Uj−1nΔx\frac{U_j^n-U_{j-1}^n}{\Delta x}.

15Question

Pour l’advection avec c<0c<0, quelle différence le schéma amont utilise-t-il ?

Réponse

La différence avant Uj+1n−UjnΔx\frac{U_{j+1}^n-U_j^n}{\Delta x}.

16Question

Pour c>0c>0, quelle formule donne le schéma amont avec Euler avant ?

Réponse

Ujn+1=(1−λ)Ujn+λUj−1nU_j^{n+1}=(1-\lambda)U_j^n+\lambda U_{j-1}^n.

17Question

Dans le schéma amont avec c>0c>0, que représente λ\lambda ?

Réponse

λ=cΔtΔx\lambda=\frac{c\Delta t}{\Delta x}.

18Question

Pour 0≤λ≤10\leq\lambda\leq1, quelle propriété a la mise à jour amont ?

Réponse

C’est une combinaison convexe des deux valeurs précédentes.

19Question

Quelle est la formule du schéma explicite FTCS de diffusion pour Ujn+1U_j^{n+1} ?

Réponse

Ujn+1=rUj−1n+(1−2r)Ujn+rUj+1nU_j^{n+1}=rU_{j-1}^n+(1-2r)U_j^n+rU_{j+1}^n

20Question

Comment définit-on rr dans le schéma FTCS de diffusion ?

Réponse

r=νΔtΔx2r=\frac{\nu\Delta t}{\Delta x^2}

21Question

Quelle condition rend non négatifs les coefficients du schéma FTCS de diffusion ?

Réponse

0≤r≤120\leq r\leq\frac12

22Question

Que signifie la consistance d’un schéma discret pour une EDP ?

Réponse

L’opérateur discret tend vers l’opérateur de l’EDP quand Δx,Δt→0\Delta x,\Delta t\to0.

23Question

Que garantit la stabilité d’un schéma lors de ses applications répétées ?

Réponse

Les perturbations numériques restent bornées.

24Question

Que signifie la convergence d’une solution numérique vers la solution exacte ?

Réponse

Ujn→u(xj,tn)U_j^n\to u(x_j,t_n) lorsque Δx,Δt→0\Delta x,\Delta t\to0.

25Question

Quel théorème relie stabilité et convergence pour les schémas linéaires consistants ?

Réponse

Le théorème d’équivalence de Lax–Richtmyer.

26Question

Selon le théorème de Lax–Richtmyer, que garantit la consistance avec stabilité ?

Réponse

La convergence pour un problème linéaire bien posé à valeur initiale.

27Question

Quelle condition CFL doit respecter l’advection explicite ?

Réponse

∣c∣ΔtΔx≤1\frac{|c|\Delta t}{\Delta x}\leq 1

28Question

Quelle propriété vérifient les coefficients de mise à jour FTCS si 0≤r≤120\leq r\leq\frac12 ?

Réponse

Ils sont non négatifs et leur somme vaut un.

29Question

Quelle borne encadre Ujn+1U_j^{n+1} sous la condition du principe du maximum ?

Réponse

min⁡kUkn≤Ujn+1≤max⁡kUkn\min_k U_k^n\leq U_j^{n+1}\leq\max_k U_k^n

30Question

Quelle condition le critère de stabilité de Von Neumann impose-t-il à chaque mode résoluble ?

Réponse

∣A(ωh)∣≤1|A(\omega h)|\leq 1 pour ωh∈[−π,π]\omega h\in[-\pi,\pi].

31Question

Pour l’advection centrée avec Euler avant, quelle est l’expression de AA ?

Réponse

A=1−iλsin⁡(ωh)A=1-i\lambda\sin(\omega h).

32Question

Quel est le statut du schéma d’advection centré avec Euler avant pour λ≠0\lambda\ne 0 ?

Réponse

Il est instable pour les modes génériques.

33Question

Quel est le discriminant du terme principal d’une EDP linéaire du second ordre ?

Réponse

Δ=AC−B2\Delta=AC-B^2.

34Question

Quelle équation typique modélise le cas elliptique ?

Réponse

L’équation de Poisson −Δu=f-\Delta u=f.

35Question

Comment la grille espace-temps définit-elle la position xjx_j ?

Réponse

xj=jΔxx_j=j\Delta x.

36Question

Que représente la valeur numérique UjnU_j^n sur une grille espace-temps ?

Réponse

Une approximation de u(xj,tn)u(x_j,t_n).

37Question

Que définit un stencil dans un calcul sur grille ?

Réponse

Les valeurs voisines utilisées pour calculer une nouvelle valeur.

38Question

Quel est le développement de Taylor de u(x+Δx)u(x+\Delta x) jusqu’à l’ordre trois ?

Réponse

u(x)+Δxux+Δx22uxx+Δx36uxxx+O(Δx4)u(x)+\Delta x u_x+\frac{\Delta x^2}{2}u_{xx}+\frac{\Delta x^3}{6}u_{xxx}+O(\Delta x^4)

39Question

Quel est le développement de Taylor de u(x−Δx)u(x-\Delta x) jusqu’à l’ordre trois ?

Réponse

u(x)−Δxux+Δx22uxx−Δx36uxxx+O(Δx4)u(x)-\Delta x u_x+\frac{\Delta x^2}{2}u_{xx}-\frac{\Delta x^3}{6}u_{xxx}+O(\Delta x^4)

40Question

Quelle est l’approximation avant de ux(xj)u_x(x_j) et son ordre ?

Réponse

Uj+1−UjΔx\frac{U_{j+1}-U_j}{\Delta x}, d’ordre O(Δx)O(\Delta x).

41Question

Quelle est l’approximation arrière de ux(xj)u_x(x_j) et son ordre ?

Réponse

Uj−Uj−1Δx\frac{U_j-U_{j-1}}{\Delta x}, d’ordre O(Δx)O(\Delta x).

42Question

Quelle est la différence centrée de ux(xj)u_x(x_j) et son ordre ?

Réponse

Uj+1−Uj−12Δx\frac{U_{j+1}-U_{j-1}}{2\Delta x}, d’ordre O(Δx2)O(\Delta x^2).

43Question

Quels critères, outre l’ordre formel, influencent la qualité d’une méthode numérique ?

Réponse

La stabilité et le sens de propagation de l’information.

44Question

Quelle est la formule d’Euler avant pour ut=F(u)u_t=F(u) ?

Réponse

Un+1−UnΔt=F(Un)\frac{U^{n+1}-U^n}{\Delta t}=F(U^n)

45Question

Quel est l’ordre de précision d’Euler avant ?

Réponse

L’ordre un.

46Question

Quelle est la formule d’Euler arrière pour ut=F(u)u_t=F(u) ?

Réponse

Un+1−UnΔt=F(Un+1)\frac{U^{n+1}-U^n}{\Delta t}=F(U^{n+1})

47Question

Quel est l’ordre de précision d’Euler arrière ?

Réponse

L’ordre un.

48Question

Quelle est la formule de Crank–Nicolson pour ut=F(u)u_t=F(u) ?

Réponse

Un+1−UnΔt=12[F(Un)+F(Un+1)]\frac{U^{n+1}-U^n}{\Delta t}=\frac12\left[F(U^n)+F(U^{n+1})\right]

49Question

Quel est l’ordre de précision de Crank–Nicolson ?

Réponse

L’ordre deux.

50Question

Dans l’exemple avec c=2 m/sc=2\,\mathrm{m/s}, Δx=0,1 m\Delta x=0{,}1\,\mathrm m et Δt=0,04 s\Delta t=0{,}04\,\mathrm s, quelle valeur prend λ\lambda ?

Réponse

λ=0,8\lambda=0{,}8.

51Question

Dans l’exemple avec λ=0,8\lambda=0{,}8, Uj−1n=90U_{j-1}^n=90 et Ujn=80U_j^n=80, quelle valeur donne Ujn+1U_j^{n+1} ?

Réponse

Ujn+1=88U_j^{n+1}=88.

52Question

À quel instant le schéma d’Euler implicite de diffusion évalue-t-il la différence spatiale ?

Réponse

À l’instant n+1n+1.

53Question

Quel système le schéma d’Euler implicite de diffusion exige-t-il de résoudre à chaque pas ?

Réponse

Un système linéaire tridiagonal.

54Question

Quel est le coût par pas des schémas explicites de diffusion ?

Réponse

Il est faible.

55Question

Quelle stabilité caractérise les schémas explicites de diffusion ?

Réponse

Ils sont conditionnellement stables.

56Question

Quel avantage de pas de temps offrent les schémas implicites de diffusion ?

Réponse

Ils permettent des pas de temps plus grands.

57Question

Quel est l’ordre en temps de l’erreur locale du schéma amont avec Euler avant ?

Réponse

Premier ordre, avec une erreur en O(Δt)O(\Delta t).

58Question

Quel est l’ordre en espace de l’erreur locale du schéma amont avec Euler avant ?

Réponse

Premier ordre, avec une erreur en O(Δx)O(\Delta x).

59Question

Quelle est l’erreur locale de troncature du schéma FTCS de diffusion ?

Réponse

O(Δt)+O(Δx2)O(\Delta t)+O(\Delta x^2).

60Question

Que garantit le pas explicite de diffusion concernant les overshoots et undershoots ?

Réponse

Il ne crée ni nouvel overshoot ni nouvel undershoot.

61Question

Quelle inégalité de norme infinie vérifie le pas explicite de diffusion ?

Réponse

∥Un+1∥∞≤∥Un∥∞\|U^{n+1}\|_\infty\leq\|U^n\|_\infty

62Question

Quelle condition aux limites permet d’obtenir la décroissance du maximum absolu discret ?

Réponse

Des conditions aux limites homogènes.

63Question

Quelle chaîne d’inégalités découle du principe du maximum avec des conditions homogènes ?

Réponse

max⁡j∣Ujn+1∣≤max⁡j∣Ujn∣≤⋯≤max⁡j∣Uj0∣\max_j|U_j^{n+1}|\leq\max_j|U_j^n|\leq\cdots\leq\max_j|U_j^0|

64Question

Quelle stabilité découle du principe du maximum avec des conditions homogènes ?

Réponse

La stabilité en norme infinie.

65Question

Dans le mode d’erreur de Fourier, que représente A(ωh)A(\omega h) ?

Réponse

Le facteur d’amplification.

66Question

Pour le schéma amont d’advection avec c>0c>0, quelle est l’expression de AA ?

Réponse

A=1−λ+λe−iωhA=1-\lambda+\lambda e^{-i\omega h}.

67Question

Pour le schéma amont d’advection avec c>0c>0, quelle condition sur λ\lambda assure la stabilité ?

Réponse

0≤λ≤10\leq\lambda\leq 1.

68Question

Pour FTCS de diffusion, quelle expression donne le facteur d’amplification ?

Réponse

A=1−4rsin⁡2(ωh2)A=1-4r\sin^2\left(\frac{\omega h}{2}\right).

69Question

Pour FTCS de diffusion, quelle condition sur rr assure la stabilité de tous les modes résolubles ?

Réponse

0≤r≤120\leq r\leq\frac{1}{2}.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 20 questions sur Méthodes des différences finies.

1. Une perturbation imposée à une frontière modifie la solution d’équilibre dans tout un domaine. Quelle classe d’EDP correspond à ce comportement ?

2. Une perturbation initiale se déplace sans se lisser et la solution s’écrit u(x,t)=u0(x−ct)u(x,t)=u_0(x-ct). Quel modèle décrit cette évolution ?

Faire le QCM →

Consultez la fiche

Révisez le cours complet dans la fiche de révision de Méthodes des différences finies.

Voir la fiche →

Cours similaires

Crée tes propres flashcards

Importe ton cours et l'IA génère des flashcards en 30 secondes.

Générateur de flashcards