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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:
& I2 |2 l) o- S5 _- T. K3 Ffunction y = RK(a, b, N, af)
' \( d& r' V/ [" w    h = (b - a) / N;
2 b' m/ Y) s- K# f* r: \  ^    x(1) = a;
; U& ]7 Y  r2 Z+ u) _9 {    y(1) = af;
8 E0 Z! g3 t8 A% r0 W" e  }+ M    jqj(1) = af;8 a5 \- v$ w' [* m

! h9 }  Q" z4 o4 `* v    for i = 2:N+1. ^# y5 C4 X- w6 t/ P# {$ Y* v0 ]
        K1 = f(x(i-1), y(i-1));
6 V4 P+ F2 n: y( W* r        K2 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K1/2);
. K; Z. S! q. p- B. x        K3 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K2/2);  Z) B1 Q! a4 R- E
        K4 = f(x(i-1) + h, y(i-1) + h*K3);: s+ \% R0 t, _3 G: X" Z

' M- D- {2 \7 h, O" U        y(i) = y(i-1) + (K1 + 2*K2 + 2*K3 + K4) / 6;6 K. ^& \8 U' ?3 T/ N  h( h
        x(i) = x(i-1) + (i-1) * h;
5 E, A0 \# ^: Q3 x        jqj(i) = x(i) + exp(-x(i));
+ v0 A, a' S2 N" R: O    end
. o3 @3 F0 ], d* S3 r; [& R1 k4 X3 k9 w* ]
    [x', y', jqj'], g# K9 ~2 _3 D; [
    er = norm(y - jqj, 2) / norm(y);  P, s( p% z1 L+ ?

. {" u1 F. D- x3 ]6 X) z    plot(x', y', 'r', x', jqj', 'g');+ F" Q; j: i% N
    legend('RK法', '精确解');+ r4 e; C' u. ~/ l2 _/ r
end
' h: O/ f# O) Y( E6 ~& }: V; r2 s0 T$ r! j
这是代码的简要说明:. }5 C1 f8 {! J# w; F' h0 J
2 C' r$ C: E9 Y" b
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。- p: I+ s" T( K0 t7 W9 R. o6 B
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。' ^4 w5 v4 a  r& V+ `; G
3.for循环执行RK方法的迭代,每一步更新解y。: a# Z* c# ^7 z  ~2 ~/ e) @9 `: I9 Z
4.与RK解同时计算精确解jqj。5 A$ t$ o# O. \
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。
  X# Z% R8 R2 q* D# ]- V6.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。! }) m; F& m, C5 C# J. x* o$ A, }9 m
7 {$ ], K/ s& L2 ~3 N9 B, f: N. {
, ]( Q+ l/ ?* h: M* c" ^! G

3 }; `  J1 s) _# R8 S. n" d! g0 i
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