数値解析において、予測子・修正子法は、常微分方程式を積分するアルゴリズムの一種であり、与えられた微分方程式を満たす未知関数を求めるために用いられる。このようなアルゴリズムはすべて、次の2つのステップで進行する。
- 最初の「予測」ステップでは、先行する一連の点における関数値と導関数値に適合させた関数から始めて、後続の新しい点におけるこの関数の値を外挿(「予測」)します。
- 次の「補正」ステップでは、関数の予測値と、同じ次の点における未知の関数の値を補間する別の方法を用いて、初期近似値を改良します。
常微分方程式を解くための予測子・修正子法
常微分方程式(ODE)の数値解法を検討する際、予測子・修正子法では、通常、予測子ステップに陽解法を、修正子ステップに陰解法を用いる。
例:台形公式を用いたオイラー法
オイラー法(陽解法)と台形公式(陰解法)を組み合わせることで、単純な予測子・修正子法(ヒューン法として知られる)を構築することができる。
微分方程式を考える

ステップサイズをで表す
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まず、予測ステップ:現在の値から開始します。
初期推定値を計算する
オイラー法によって、

次に、修正ステップ:台形公式を使用して初期推定値を改善します。

その値は次のステップで使用されます。
PECモードとPECEモード
予測・修正法には、修正法を適用する頻度に応じてさまざまなバリエーションがあります。予測・評価・修正・評価(PECE)モードは、上記の例のバリエーションを指します。

また、予測・評価・修正(PEC)モードの手法を用いることで、関数fをステップごとに一度だけ評価することも可能です。

さらに、補正ステップを繰り返すことで、真の解への近似値がさらに向上することを期待できます。補正法を2回実行すると、PECECEモードが得られます。

PECECモードは、PECECEモードよりも関数評価回数が1回少ない。
より一般的には、補正器をk回実行した場合、その方法は P(EC) k または P(EC) k E モードになります。補正器法が収束するまで反復される場合、これは PE(CE) ∞と呼ばれることがあります。[ 1 ]
参考文献
- ブッチャー、ジョン・C. (2003) 『常微分方程式の数値解法』ニューヨーク:ジョン・ワイリー・アンド・サンズ、ISBN 978-0-471-96758-3。
- Press, WH; Teukolsky, SA; Vetterling, WT; Flannery, BP (2007). 「第 17.6 節 多段階法、多値法、および予測子・修正子法」 . Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing (第 3 版). ニューヨーク: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-88068-8。