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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
|招呼Ta 关注Ta
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:, k% J9 c# O. [% |5 U
function y = RK(a, b, N, af)8 M, h: C8 K. n" m3 y% W5 n
    h = (b - a) / N;
8 h9 T/ ]" {( N# c+ h    x(1) = a;
) e& }. }6 |/ m& D- {    y(1) = af;
7 M" A. B# J: O3 f3 s# n    jqj(1) = af;9 \, L3 w2 D# {

7 s  O8 F6 B8 F  m7 h& V0 ^% l    for i = 2:N+1
  N$ {0 e. f4 z: N9 M" v/ r1 a3 A# s        K1 = f(x(i-1), y(i-1));" E0 y6 Q# c0 M4 d0 l2 R
        K2 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K1/2);6 s: s! z0 T) f: P' u% q1 [6 _
        K3 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K2/2);7 g/ }! G/ ?- `
        K4 = f(x(i-1) + h, y(i-1) + h*K3);
' a" k+ W4 M( G; s' \, A, d
& N. o% N" M$ P        y(i) = y(i-1) + (K1 + 2*K2 + 2*K3 + K4) / 6;
, U1 n' A1 \8 f        x(i) = x(i-1) + (i-1) * h;! l! F" h* D+ a+ z4 |$ Z
        jqj(i) = x(i) + exp(-x(i));( a9 `* ]4 [4 \+ w
    end
( W+ G4 A( W0 S: N0 w* F2 v. B" l; G) A. H
    [x', y', jqj']
" i# h& `  z% Z) R% h    er = norm(y - jqj, 2) / norm(y);
* N  |3 S) C5 s( x
0 i0 y4 d8 Z  O( `" [; f/ Z    plot(x', y', 'r', x', jqj', 'g');
9 M2 u, m7 S' t/ n) e, t2 @3 i3 f/ \    legend('RK法', '精确解');
1 |6 q% ]! d9 l5 \4 B1 K% Tend
/ v7 w/ |$ n% z5 m& r8 X0 ^5 ^, m' ^1 O% C+ ], X
这是代码的简要说明:8 Q3 t' ?0 j. J8 T5 Q

3 ^) i" i( V7 g8 X7 V8 O1.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。% K' v0 d1 }: N: [" y4 P) }
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。
. D2 b" k4 j2 `3.for循环执行RK方法的迭代,每一步更新解y。
' b5 H' W, k1 s& {4.与RK解同时计算精确解jqj。$ \+ x1 X" |" A- r
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。
9 x& @" j* W% S. M* o: D6.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。8 V# K2 F' a1 j; d

6 n: C+ z  V! B9 M4 r& V, D
% l3 v4 [4 x" }. w' }) K5 u0 h& v$ q  C6 p
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