2744557306 发表于 2023-12-23 16:43

定步长四阶经典公式 解决数值积分

"定步长四阶经典公式"通常指的是数值积分中的四阶Runge-Kutta方法。这是一种常用的数值解常微分方程(ODE)的方法,其主要思想是通过逐步逼近来估计微分方程的解。
定步长四阶经典公式是Runge-Kutta方法的一种,其中最常见的是经典的四阶Runge-Kutta方法。对于一个一阶常微分方程
[\frac{dy}{dt} = f(t, y)]
这个方法的迭代公式如下:





其中,(tn) 是当前时间步,(yn) 是当前的解,(h) 是步长,(f(t, y)) 是微分方程右侧的函数。
这个方法的精度相对较高,因为它使用了函数 (f(t, y)) 在一个步长内的多个点上的信息。四阶Runge-Kutta方法在许多情况下被广泛应用,因为它相对简单且相对高效。%四阶经典公式,微分方程为f.m

if exist('f.m')==0                                           %在星号处输入文件名(把星号改为文件名)
   disp('没有为方程创建名为f.m的函数文件,请参照下例建立它');
   disp('function z=f(x,y)');
   disp('z=y-2*x/y;');
   disp('并将该文件保存在work文件夹下');
end

X1=input('请输入求解区间的左端点X1=');
Y1=input('请输入微分方程的初始条件Y1=(X=X1时Y的值)');
Xn=input('请输入求解区间的右端点Xn=');
h=input('请输入求解步长h=');

X=X1;
Y=Y1;                                                        %运算初始点
n=0;                                                         %节点序号变量置零

while X<=Xn-h
    K1=f(X,Y);
    K2=f(X+h/2,Y+K1*h/2);
    K3=f(X+h/2,Y+K2*h/2);
    K4=f(X+h,Y+K3*h);
    X=X+h;
    Y=Y+h*(K1+2*K2+2*K3+K4)/6;                               %四阶标准的龙格-库塔公式
    n=n+1;                                                   %节点序号加1

    fprintf('第%d个点的计算结果为X=%10.8f,Y=%10.8f\n',n,X,Y);
    plot(X,Y,'o')
    hold on
endfunction z=f(x,y)
z=y-2*x/y;
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