Applied Mathematics for Electrical Engineering (3130908)

BE | Semester-3   Winter-2019 | 26-11-2019

Q4) (c ( i ))

Attempt the following.
Solve the Ricatti’s equation y' = x2 + y2 using the Taylor’s series method for the initial condition y(0) = 0. Where, 0  x  0.2.

The Ricatti’s equation is, y' = x2 + y2
 
Therefore, fx,y= x2 + y2
 
Now, y(0) = 0 y0 = 0 , x0 = 0
 
By Taylor’s method,
 
yxn = yn = yn-1 + h1 ! yn-1'+ h22 !  yn-1'' + 
 
Where, xn = x0 + nh ; n = 1, 2, 3, ...
 
Now,
 
 y1 = y0 + h1 !y0' + h22 ! y0''  + h33 ! y0'''  + 
 
y' = f(x,y) = x2 + y2  y0' = 0 + 0 = 0
 
y'' = 2 x + 2 y y'  y0'' = 20 + 2 00 = 0
 
y''' = 2 + 2 y y'' + 2y'2  y0''' = 2 + 2 00 + 2 02 = 2
 
Then by Taylor’s series,
 
yx1 = y1 = y0 + h1 !y0' + h22 ! y0''  + h33 ! y0'''  + 
 
y(x1)= y1 = 1 + 0.21 !0 + 0.222 !0 + 0.233 !2 + 
 
y(x1)= 0.0027