Penyelesaian Masalah Nilai Batas Persamaan Diferensial Biasa pada Octave Menggunakan bvp4c

Abstract

Persamaan diferensial sangat penting untuk mendeskripsikan berbagai fenomena alam secara matematis. Persamaan diferensial biasa (PDB) tidak secara unik menentukan suatu solusi. Kondisi tambahan harus diterapkan pada solusi atau turunannya harus ada pada titik tertentu untuk membuatnya unik. Jika kondisi tambahan ditentukan pada lebih dari satu titik, didapatkan masalah nilai batas (MNB). Salah satu metode numerik untuk menyelesaikan masalah nilai batas adalah metode kolokasi. Dalam penelitian ini, penulis menguraikan penerapan rutin bvp4c pada paket odepkg Octave untuk menyelesaikan masalah nilai batas dengan menyimulasikan pada lima jenis kasus berbeda. Selanjutnya, hasil yang diperoleh akan dibandingkan dengan hasil dari MATLAB. Bvp4c pada Octave dapat memperoleh kelima solusinya. Bvp4c pada MATLAB lebih efisien dalam penyelesaian masalah nilai batas berdasarkan waktu komputasi. Sementara itu, bvp4c pada Octave dan MATLAB menghasilkan akurasi solusi yang baik terhadap solusi eksaknya. Dengan demikian, bvp4c pada Octave tetap dapat menjadi referensi perangkat lunak open-source untuk menyelesaikan masalah nilai batas.

Differential equations are very important tools in describing various natural phenomena mathematically. Ordinary differential equations (ODE) do not uniquely define a solution. Additional conditions must be applied to the solution or its derrivatives must have at some specified point to make it unique. If an additional condition is specified at more than one point, a boundary value problem (BVP) is obtained. One of the numerical methods to solve the boundary value problem is the collocation method. This study describes the application of the bvp4c routine in the odepkg Octave package to solve the boundary value problems by simulating five different types of cases. Furthermore, the results obtained will be compared to the results from MATLAB. Bvp4c on Octave was able to obtain all solutions of the five problems. Bvp4c on MATLAB is more efficient compared to Octave in solving boundary value problems based on computational time. Meanwhile, bvp4c on Octave and MATLAB produces good solution accuracy for their exact solution. Thus, bvp4c on Octave can still be a reference to open-source software to solve boundary value problems.