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使用 sympy 求解差分方程

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发表于 2024-3-16 19:12 |只看该作者 |倒序浏览
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实现了解递归方程并绘制其图形的过程。让我解释一下:
3 A1 o$ l" b& k$ I4 Q+ }
& Z- x9 x% j. @; A) E* g1.定义方程:5 `, V) \, i- h3 ~
   x = sp.symbols('x')
" k! r  A" l" K' r5 A   y = sp.Function('y')  k$ U, i4 C: M7 {  p
   f = y(x+2) - y(x+1) - y(x)3 O% V" Y3 I6 u$ I
   con = {1 V: h: \" }: x; n/ N
       y(1):1," z% n/ L* Y: r8 ~  r
       y(2):1,
5 ~. w6 F0 x' v6 C   }
# M. L: I' t$ u. |$ u* Q2.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。$ F2 X* g8 @# y3 t6 ]
3.设置了两个初始条件 y(1)=1 和 y(2)=1。$ V$ K1 N, |2 d
4.解递归方程:% D. _4 D3 f0 w+ j- I! b4 B
1 c8 X4 T! B) Z0 c
   solve = sp.rsolve(f, y(x), con)7 Z: A- @9 @: |) g: Q% }" S
5.使用 rsolve 函数解析地求解了递归方程,得到了其解析解。
1 g+ y5 H. Q/ }- [6.画图:# S. ], r8 z) u
   x1 = np.linspace(1,10,10)5 d# r& ?8 x" C
   y1 = []1 N6 |5 f  @7 Z5 I% E: R2 u/ d1 O4 ^
   for each in x1:" \3 _- u) [( t* }6 g
       y1.append((solve.subs(x,each).evalf()))' o" x/ r5 r- V2 x
' R4 H1 D( b$ c9 g8 n, s4 n
   import matplotlib.pyplot as plt
) @$ L/ l! `2 f$ h) C" I5 U
& K* |# ?5 ]2 A0 g* c' d   plt.plot(x1,y1)
+ z1 c2 s8 O+ t/ ~7 c$ y% K: J1 B. Y   plt.scatter(x1,y1); a; ]5 w4 x# A

6 Y/ C0 c# H* T! H4 T- G  i
. u0 ~9 C, _* U7.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。9 \% O7 p* W" x. O- F
8.使用 Matplotlib 绘制了解析解的图形,并用散点表示离散点。7 |4 ]5 q" l" v$ O/ ^
  B  Z8 V& Q" G& i9 u2 t7 E+ r$ ~
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。( O: n+ K! }4 V2 x
; ]9 ?* E" r+ N7 Q
: h% g( {1 W8 x* f

14.difference_equation.py

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