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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:. x& F" M7 g) z9 a3 k4 V
function y = RK(a, b, N, af)
6 h3 [/ l2 l! i6 m    h = (b - a) / N;
  ?2 i# f, l( ~6 C2 n1 ?, Q  y    x(1) = a;; J/ P1 J+ w9 z0 l- r  `
    y(1) = af;
6 d2 @1 r3 K! d# N9 F    jqj(1) = af;3 @8 r2 E4 s! \! p
! c0 }& m* J( {) ~: P. A+ y: P
    for i = 2:N+13 }% h1 q/ u+ z7 p2 |' R) A3 R
        K1 = f(x(i-1), y(i-1));, J% }* J& ]: f$ F0 h) u3 T
        K2 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K1/2);( Z5 b4 V: M7 X0 m9 F
        K3 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K2/2);$ o/ ?8 m9 Y& Y7 q: V8 e( g* k
        K4 = f(x(i-1) + h, y(i-1) + h*K3);# V% U" N1 e! V, m2 u0 d

* l3 x; T( i. r        y(i) = y(i-1) + (K1 + 2*K2 + 2*K3 + K4) / 6;- [' f1 E2 t" N/ ?0 Y
        x(i) = x(i-1) + (i-1) * h;3 h9 n6 g, K8 J, o! M" K
        jqj(i) = x(i) + exp(-x(i));4 ]: b6 B. f! Y8 ^% O
    end( f% I1 ?: f4 v% c5 J5 M
9 m1 n6 B1 n. [. L, X/ C
    [x', y', jqj']; |1 T3 ?' Z$ W4 B( A! u, k1 c
    er = norm(y - jqj, 2) / norm(y);2 {" i. h, h' J! u
0 n) @- A, z& o/ K2 F! _0 w
    plot(x', y', 'r', x', jqj', 'g');; l9 \+ c7 G/ m& h2 t  j
    legend('RK法', '精确解');6 B# m3 o$ R1 J3 v, O7 M4 }
end
# \% H& b- a$ i( @2 }& [, A# T; ?9 q+ O% i6 T7 W4 \
这是代码的简要说明:
- \6 A$ \6 g# \! ^
% D% t" e, y9 ~) x6 U- z3 F& B: j1.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。
4 j; |& A5 J9 q% q( F2.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。; ~  _/ g  u: y6 q( U. X% I2 r( E
3.for循环执行RK方法的迭代,每一步更新解y。% u4 V+ v% ]: M7 _  K
4.与RK解同时计算精确解jqj。0 ~$ h( i" d/ d6 {2 a4 \
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。2 |' _) }' z1 T1 E% q7 G
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。
* V2 U0 x% i% t) S* Q7 Z' Y, k; J- J0 A3 w

, I: l3 K& ?. d8 M0 O! i* v$ J! g
2 `7 E1 I( U. [. V& K3 J
zan
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