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四阶RK法求解常微分方程

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发表于 2023-12-31 17:32 |只看该作者 |倒序浏览
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这段MATLAB代码实现了四阶Runge-Kutta(RK)方法来求解常微分方程(ODE)。以下是代码的主要解释:) n# p  m/ G4 \
function y = RK(a, b, N, af)9 Z& C2 K& Q3 p1 c
    h = (b - a) / N;
0 w8 I$ G* _, x, T+ n* n    x(1) = a;
+ T- A8 H, O. {8 D# N9 x& u. j    y(1) = af;
9 t* }9 @- |: N* i    jqj(1) = af;) d  E& T7 L' v. C( L- ^

! S5 v5 k, d' W/ T1 ~" h    for i = 2:N+1
4 e4 }/ ~$ Y( u' ~8 g# T        K1 = f(x(i-1), y(i-1));- J" j0 S0 Y& J4 C1 D* J2 b$ X
        K2 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K1/2);# e1 Q9 D, Q! a
        K3 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K2/2);7 B( h7 F' O0 s# e% V
        K4 = f(x(i-1) + h, y(i-1) + h*K3);# a3 Z: x, A/ K3 M9 y
& m" L0 d4 h+ W9 ^4 a
        y(i) = y(i-1) + (K1 + 2*K2 + 2*K3 + K4) / 6;
# D0 s+ |& @$ u! M4 r        x(i) = x(i-1) + (i-1) * h;5 R  c' f; g2 j( A" t
        jqj(i) = x(i) + exp(-x(i));2 {1 N! o& Y2 a5 n9 X% w
    end
- y  w) e+ Y- E* a! t8 M& S  |. E3 [" \3 @9 e& f% ]
    [x', y', jqj']4 x& h5 O  U& a' o: ?$ a
    er = norm(y - jqj, 2) / norm(y);: j7 j& w# R& R- T
1 N7 b$ r7 Z! m* o6 G7 \3 o" v
    plot(x', y', 'r', x', jqj', 'g');
# K, q! a6 ?5 A8 ^' U, S9 b0 ?    legend('RK法', '精确解');3 d1 }+ X6 }9 v( \  a0 L$ L8 d
end
& j  q6 A3 }' L1 g' ?2 W  }1 g4 x9 [' ^7 d7 G0 V
这是代码的简要说明:  t7 V& y0 k1 M; n
7 M; Y* o4 H6 b+ x7 \
1.函数RK接受初始值和终止值a和b,步数N以及解的初始值af。8 Z3 q, b1 K% x/ q2 o. |5 ?# i
2.初始化数组x、y和jqj,用于存储自变量、使用RK方法得到的解以及精确解的值。7 S* e7 c4 \- m0 f6 Z2 x* C. U
3.for循环执行RK方法的迭代,每一步更新解y。! u! Q7 t5 x! d- t% E* W9 v
4.与RK解同时计算精确解jqj。3 _9 U: u6 B" w0 I
5.该函数以表格形式打印x、y和jqj的值,计算相对误差er,并绘制RK解和精确解的图表。4 d) \( m. I+ W6 n
6.注意:函数f被假定在您的代码中其他地方已经定义,并且表示要使用RK方法求解的函数的导数。
2 j# k7 B+ l7 b, l; P$ g: n; F. j$ x
$ H) r! q# T1 n$ V3 F* n* e9 Y: l3 M/ j# J: `

7 E# W" V: R  n+ V  w
zan
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