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使用有限差分法和托马斯算法(或追赶法)对一个二阶线性边值问题进行数值求解。这种方法通常用于数值解微分方程。$ Y* q! i. r4 W* f4 _& L
以下是代码的简要解释:: ]2 R1 C2 G% e- |
7 U2 ^! f- j. E
1.使用 inline 函数定义了三个函数 p(x)、q(x) 和 r(x),它们表示微分方程的系数。
; v7 X$ p5 j: r2.设置了参数,如间隔数 N、初始和边界条件 a0、b0、af、bt 以及间隔大小 h。' h2 p4 z1 l k: e; }; ~" G6 H
3.基于微分方程的有限差分离散化,计算了系数 a、b、c 和 d。1 J. j. s }2 t& X: s
4.使用托马斯算法(或追赶法)解决了三对角方程组。# T/ n* s& F0 o: ~
5.将结果与由数组 zj 表示的解析解进行了比较。
0 K( y# V, ]' k& O3 Y; \6.将数值解和解析解并排显示,以便比较。- p=inline('-2/x');2 h& w7 P# a) K5 _, B
- q=inline('2/x^2');! ], E' R+ o4 j5 C3 h
- r=inline('sin(log10(x)/log10(exp(1)))/x^2');
( M# D }' i' y2 [ - N=9;
, L\" y; Q% p' Q, ^ - a0=1;b0=2;
\" T( ]6 i, s9 g, O2 K! O6 T - af=1;bt=2;
$ a9 h( B: c6 K8 y6 ^ - %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
7 V# `$ G\" `% r- X: f - h=(b0-a0)/(N+1);
\" l3 |; e0 y# z\" ^ r Y3 d5 | - x=a0+h;
7 v/ {; p% E, Q8 I4 g9 h# s+ m6 O7 V/ f - a(1)=2+h*h*q(x);# m# K2 `7 q% r; L2 _& G3 c' J. C# b0 q
- b(1)=-1+(h/2)*p(x);9 c9 f/ G1 J0 x7 l& R# W9 ?* d& y
- d(1)=-h*h*r(x)+(1+(h/2)*p(x))*af;3 j( e9 Z$ w& ], d2 F7 p
- for i=2:N-1
; l3 ^4 ]# E0 K5 c. V - x=a0+i*h;# d( k5 h8 I0 o4 z; |9 c7 t# j
- a(i)=2+h*h*q(x);+ @: O- M$ r\" d& M- S$ ]
- b(i)=-1+(h/2)*p(x);
0 j( T, @, ], ]! {/ @: ] - c(i)=-1-(h/2)*p(x);
6 e$ ]6 ^3 R5 a j - d(i)=-h*h*r(x);
- A) H6 I8 d+ r3 h0 Y1 x - end1 m/ d/ o5 G\" U: S/ G
- x=b0-h;
; C5 w7 y3 U# |+ z Y* V - a(N)=2+h*h*q(x);4 g: V- p5 ?5 {: u( K
- c(N)=-1-(h/2)*p(x);
l; n8 N. I t: @\" J/ Q5 z - d(N)=-h*h*r(x)+(1-(h/2)*p(x))*bt;5 u% G. \! E' J' j9 D) C$ C
- %%%%%%%%%追赶法%%%%%%%%%%%%%%%%%%4 I5 X# m% p/ q. J2 O+ L$ O; I3 i
- %y=trisys(c,a,b,d)' W% A2 k% D$ H
- L(1)=a(1);
$ M6 d2 L* T\" } - u(1)=b(1)/a(1);
) K/ ~( Q8 }! k\" j - for i=2:N-1
. L+ `: k& w* j4 t9 ^' W$ U - L(i)=a(i)-c(i)*u(i-1);
) L* I! J! b! J8 t - u(i)=b(i)/L(i);/ A; W$ n6 W V& e; F+ \
- end
- i: v% }% f; P2 ]& L0 ~2 U\" B) ] - L(N)=a(N)-c(N)*u(N-1);! p! E0 A G\" d$ L: a
- z(1)=d(1)/L(1);
5 [, `2 d, {6 b8 U; h - for i=2:N
, w0 l/ g; c9 N$ j1 M, } - z(i)=(d(i)-c(i)*z(i-1))/L(i);* n1 @: r3 A y; H9 W
- end) M0 K0 ~) F' w1 m\" F8 J7 B4 u
- y(N)=z(N);$ e i# {\" B% Z9 W( y
- for i=N-1:-1:1
3 D9 [& i- o% H4 W - y(i)=z(i)-u(i)*y(i+1);
& W: `8 [6 B& c% q7 b\" V - end
5 L9 B4 e2 X! `% D\" \9 T6 O - %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
; l2 C- X) P! m8 R; X, | - Y=[af,y,bt];
5 Q$ L: X$ w8 T' h+ ^ - for i=1:N+2' \. p% [! D4 w* s5 a
- x=a0+(i-1)*h;9 m7 U0 ] a- H) q* h5 N
- zj(i)=1.1392070132*x-0.03920701320/x^2-3*sin(log10(x)/log10(exp(1)))/10-cos(log10(x)/log10(exp(1)))/10;
, n$ X( }# d9 H\" k! p8 U/ c - end
X9 X1 N6 n( E7 b# A. ]- h\" E' _0 A\" n - disp('下面两列分别是数值解和近似解');/ K# x8 a2 z$ L( I& l p
- re=[Y' zj']
复制代码 " \8 \, F/ {8 F5 x) E& P
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xycf.m
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zan
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