数学建模社区-数学中国
标题:
定步长四阶经典公式 解决数值积分
[打印本页]
作者:
2744557306
时间:
2023-12-23 16:43
标题:
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。
B3 N. H" C6 }+ p0 G0 e7 e7 W+ N3 _
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
/ E# R0 V. G; Z7 S
[\frac{dy}{dt} = f(t, y)]
% R. v u8 ]$ l& |; ~ F
这个方法的迭代公式如下:
) }$ g1 U, @$ C2 r- X
[k1 = h \cdot f(tn, yn)]
5 V. [* E) J7 o* L4 j4 S% }
[k2 = h \cdot f(tn + \frac{h}{2}, yn + \frac{k1}{2})]
7 ^$ W9 F8 v, F: \+ }
[k3 = h \cdot f(tn + \frac{h}{2}, yn + \frac{k2}{2})]
8 s( P4 ~5 J' m, e
[k4 = h \cdot f(tn + h, yn + k_3)]
! j" B6 h1 U" h1 X
[y{n+1} = yn + \frac{1}{6}(k1 + 2k2 + 2k3 + k4)]
! b; Z e( O; {& a1 y; C9 J
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。
4 C3 c/ M0 W- Z
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
' R2 H& V6 Y& b2 H! h
/ z! G* l, L) O& F& ~ p
if exist('f.m')==0 %在星号处输入文件名(把星号改为文件名)
8 V+ F! s. ]$ i6 b8 R: `. t# i$ q
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');
) {. [. F) x# L
disp('function z=f(x,y)');
4 C4 a$ o1 ]4 k6 ], p# H# V
disp('z=y-2*x/y;');
* F& \- l' a5 W! X
disp('并将该文件保存在work文件夹下');
% t6 G/ D! y9 y. f1 ~+ g! l* e, _
end
' b" ?+ _# d# Q
: D& Q/ q, B$ S
X1=input('请输入求解区间的左端点X1=');
5 G8 y& |! ?/ t' p$ q$ u5 T
Y1=input('请输入微分方程的初始条件Y1=(X=X1时Y的值)');
! O1 H) T B7 \+ w* n+ ^& y' t
Xn=input('请输入求解区间的右端点Xn=');
. b. ?" x$ q; A2 R" g F8 X7 R. u7 x
h=input('请输入求解步长h=');
9 ?6 H! S" q) ]% h" I1 k# f
. k) O } Y. ~
X=X1;
0 j, S$ C: L; N& o( m
Y=Y1; %运算初始点
! @8 N; u- |" c" T& p
n=0; %节点序号变量置零
1 z$ z3 `4 j$ E& Z
) }9 ~+ n+ K0 q6 q- l
while X<=Xn-h
" [/ _" M& S, b5 f
K1=f(X,Y);
; A) b% a) A% y) y
K2=f(X+h/2,Y+K1*h/2);
- o- v' O0 y( ^7 P a0 D5 f
K3=f(X+h/2,Y+K2*h/2);
4 {% K, c( b; P% U
K4=f(X+h,Y+K3*h);
4 H1 {/ {. v+ t5 G5 h+ d
X=X+h;
9 @2 g9 ?: t4 T" N; z* H3 s& j
Y=Y+h*(K1+2*K2+2*K3+K4)/6; %四阶标准的龙格-库塔公式
: z# {9 _0 Z7 S( A7 \
n=n+1; %节点序号加1
: R3 o+ \! G( i( \* i0 u
" m$ U' f0 C& ?) l! Y& F
fprintf('第%d个点的计算结果为X=%10.8f,Y=%10.8f\n',n,X,Y);
4 ?/ m; g0 q( k# M. ~% T& y# A
plot(X,Y,'o')
S2 X' R' v& Q8 s* w1 x8 q
hold on
6 C5 _0 J( D3 _. X; n, i
end
复制代码
function z=f(x,y)
2 K1 S+ Y i2 B
z=y-2*x/y;
复制代码
w3 k" P0 ~. Y1 Q( B
定步长四阶经典公式.rar
2023-12-23 16:42 上传
点击文件名下载附件
下载积分: 体力 -2 点
977 Bytes, 下载次数: 0, 下载积分: 体力 -2 点
售价:
2 点体力
[
记录
] [
购买
]
欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/)
Powered by Discuz! X2.5