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标题: 使用 sympy 求解差分方程 [打印本页]

作者: 2744557306    时间: 2024-3-16 19:12
标题: 使用 sympy 求解差分方程
实现了解递归方程并绘制其图形的过程。让我解释一下:
: V8 S  D$ @& T  i1 Z- G, n: ^" f( E+ l: v, n% D5 ]& m; J8 H
1.定义方程:) q8 Y( ^$ s' g. v" i# [" W$ k
   x = sp.symbols('x')0 |( P6 Q" J2 a0 n8 S+ V" T
   y = sp.Function('y')3 v: D' d& b; T4 e" F6 t: B
   f = y(x+2) - y(x+1) - y(x)
8 N1 K4 Z9 c5 S   con = {
* F9 I( Q3 C4 q! R       y(1):1,- p. g5 J. v; o8 ?7 z& C9 b& {
       y(2):1,
' Y2 L2 D6 y1 J- h; ]9 R! l   }% h( S9 ^8 {1 J3 M5 ~) ^1 r+ N# W
2.使用 SymPy 定义了一个递归方程 f,该方程描述了函数 y 在不同点之间的关系。
$ I  H# l) ~2 R% f3.设置了两个初始条件 y(1)=1 和 y(2)=1。0 U3 ^) t. ~. F+ K+ L  S5 B
4.解递归方程:0 Z1 q7 _+ e- V

& g; X7 F" o7 i- p, ]   solve = sp.rsolve(f, y(x), con)' v0 ~* M- @* b8 T
5.使用 rsolve 函数解析地求解了递归方程,得到了其解析解。) B6 V. X1 V* `" ^  Y7 I* m
6.画图:7 H* {1 Q% f% }4 y0 ~! n& {
   x1 = np.linspace(1,10,10)
+ K& {4 p7 T+ g   y1 = []
1 k' K$ F  |! f% J6 X" }   for each in x1:
) ~( ^5 y: V% }1 @4 }$ C       y1.append((solve.subs(x,each).evalf())). N5 O- j) W6 l; @7 |

: K! ~2 p5 @" h$ _8 _4 k0 q9 |! S   import matplotlib.pyplot as plt
. S% a. w3 I7 L* c7 Y5 Q9 U
9 P$ N: p! V: ~2 @   plt.plot(x1,y1): R' A! K. h3 M
   plt.scatter(x1,y1)+ I. x, g3 _# d5 \+ J/ I2 @
  b) f0 Q6 F% d/ B+ `" S. V
' m8 x. ]! _; ?" J* W4 A. g
7.生成了一组横坐标 x1,并通过代入解析解中的解来计算相应的纵坐标 y1。) h' K# {5 Q+ B9 `1 c
8.使用 Matplotlib 绘制了解析解的图形,并用散点表示离散点。
8 G" M3 q: u2 k4 v* g. r6 M4 Y' B
/ {/ [0 B7 O8 k1 X* A这样,代码就完成了对递归方程的解析求解,并将结果可视化的过程。4 E, A0 D: Y. r5 a
2 M9 `' i3 b" H3 X& M3 w5 `

6 W- q9 N7 f, ?) O7 {" W4 s" s

14.difference_equation.py

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