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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:3 q( @0 \. ~) h0 }( W4 p7 T
function y = RK(a, b, N, af)- n9 Q0 w# }3 _; v' J! d
    h = (b - a) / N;
$ p3 J  ]9 a6 M/ {; G1 c* z, \    x(1) = a;  e6 D& I6 v, l0 T3 p- K- U; q' b
    y(1) = af;& p9 |7 M% b* _/ p8 J9 C0 `8 _
    jqj(1) = af;
0 d0 Z2 o) f1 q) |) O
6 R* Z4 N$ ~1 E; O: T  ]# Z    for i = 2:N+16 B, I6 s7 w5 n4 a1 |: \
        K1 = f(x(i-1), y(i-1));
: U* P, ?/ ^- e! {' n' [        K2 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K1/2);
3 _4 t3 g+ C. i- n8 O! F        K3 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K2/2);
3 e# R- K7 e0 V5 }        K4 = f(x(i-1) + h, y(i-1) + h*K3);
7 f  P/ W- h! I% @) J% q" C7 C. h# H7 R/ F2 O
        y(i) = y(i-1) + (K1 + 2*K2 + 2*K3 + K4) / 6;
3 G4 T& o. _4 W        x(i) = x(i-1) + (i-1) * h;1 U! s8 ^* L! A1 k
        jqj(i) = x(i) + exp(-x(i));
# {! j. c( j8 ?+ |" J( o    end
) G% ?1 ?1 t# x( T( M! b9 e3 A& ?$ x5 }' A( @$ e8 {% f+ @5 }5 R
    [x', y', jqj']
$ ^  R: C: g" ~' K+ T- ~' e    er = norm(y - jqj, 2) / norm(y);
! x% F' e! p$ g# t7 E7 l: G
% ?4 E; n, u& d5 t$ C7 \    plot(x', y', 'r', x', jqj', 'g');2 U, r/ L% d1 i7 x2 V
    legend('RK法', '精确解');
* r& x) M6 V9 B! e% @end: h/ _3 }1 @  e. M6 [

' H, K6 a- j& ~5 X* ~这是代码的简要说明:
) G7 ?( y- T- ?6 A5 y
& E8 n0 Z. h( l9 k3 f! u1.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。0 c. t" f) D& m: f* T
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。
( m- u) X6 Z% U4 x* n3.for循环执行RK方法的迭代,每一步更新解y。
  O4 d0 v( t& u8 n8 U# R4.与RK解同时计算精确解jqj。  ?- Y. e  F4 ^! [
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。
& d  b2 v0 v3 v7 p6.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。' q2 E. c2 D: O- X0 k- f

; t- A( i" N& g2 _. U; Z
& B# J  |5 Q6 P. D2 F: \
3 Q$ i- u  i  O- i3 ]: h8 `) C
zan
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