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[代码资源] 自适应步长的龙格库塔算法

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发表于 2023-12-23 19:50 |只看该作者 |倒序浏览
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这是一个 MATLAB 函数,名为 half,用于执行自适应步长的四阶Runge-Kutta方法。8 {9 q8 u( e8 W) s' D1 A
函数的输入参数为:起始点 (x1, y1),当前步长 h。9 Y7 t6 K1 e& v
函数的输出参数为:更新后的节点 (u2, v2),新的步长 h,以及误差 err。/ }1 O7 r  J; R+ u
函数的主要步骤如下:" {( \# e! p& M; u5 i
) L6 n# ^- _& i# r# I
1.将 (x1, y1) 备份到 (u1, v1),以便在计算步长为 h/2 时使用。
- T% Q+ S9 F. R% I$ w  ?2.使用四阶Runge-Kutta方法计算步长为 h 时的数值解 y2。
0 A7 t3 v5 N3 z, P7 u! h3.将步长 h 更新为 h/2。
7 `" P0 U( h  d6 g  Z4.利用四阶Runge-Kutta方法计算步长为 h/2 时的数值解,进行两步迭代,得到新的节点 (u2, v2)。/ \  ]0 ~3 M" u$ U2 h4 z
5.计算当前步长 h 时的数值解与步长为 h/2 时的数值解之间的误差 err。$ f2 ~! v: B% R- v1 g
# N3 V0 N3 D8 x  R+ N- i
这个函数似乎被设计用于一个自适应步长的数值积分,通过不断调整步长以保持数值解的精度。函数使用四阶Runge-Kutta方法,其中步长 h 随着迭代逐渐减小,以提高数值解的精度。
  1. %half.m 该函数用来调整自适应9 K$ P* G# e3 l0 S) T) |
  2. function [u2,v2,h,err]=half(x1,y1,h)
    ' j# b# ~+ I\" |9 a5 U. S
  3. u1=x1;%u1为x1的备份,供步长为h/2时计算下一个节点时使用5 T6 e; G6 T1 W( R2 N
  4. v1=y1;%v1为y1的备份,供步长为h/2时计算下一节点数值解时使用
    * X; ^/ ?6 A4 L' q2 I

  5. 7 i5 c\" Y0 f- _+ U; T
  6. %用四阶经典公式计算步长为h时第1个节点处的数值解
    - d; V2 M5 V. R/ Z
  7. k1=f(x1,y1);, `5 m0 z; y4 U
  8. k2=f(x1+h/2,y1+h*k1/2);* R: V) ?\" J5 D7 L1 V: |! ?
  9. k3=f(x1+h/2,y1+h*k2/2);
    \" w\" W7 d7 a. V( k
  10. k4=f(x1+h,y1+h*k3);2 q* w) m: O) z
  11. y2=y1+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;; w: c* V- [* {: k* ^
  12. : H: v- I2 _8 ?  ^. l- b
  13. %四阶经典公式计算步长为h/2时的第一个节点处的数值解# ?; W2 {0 D' ?  u7 i\" H+ A
  14. h=h/2;
    2 D7 h2 ^5 u5 y2 U

  15. # P. z% @\" B# p! ?1 M2 I9 ~9 _
  16. for i=1:2( @- j! s4 F3 g, m/ E6 p9 M5 r
  17. k1=f(u1,v1);
    \" F. h4 P# Y! \\" w, u2 p* o
  18. k2=f(u1+h/2,v1+h*k1/2);
    . x7 w# y7 S( ?! b. A3 X& ]2 ?
  19. k3=f(u1+h/2,v1+h*k2/2);: i\" i! N8 p$ q0 C- j( {
  20. k4=f(u1+h,v1+h*k3);
    & d+ R3 R9 F+ Y1 W1 z; q4 p
  21. v2=v1+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;% j; O4 }7 N2 ]: X; s
  22. u2=u1+h;% j! @6 |; ?5 `) F. k+ Y
  23. u1=u2;- n& J1 J: w6 n( z& D: _
  24. v1=v2;
    , Z5 r8 S9 E; B; t0 S1 Q+ {% \
  25. end& o# u$ L. J  N9 a0 @
  26. $ {9 \; z3 P0 j: y8 ~
  27. err=abs(y2-v2)
    $ n0 y# \- d' u. i
  28. ' B  G\" }( _/ i2 g: N
复制代码

$ V' w& p: j+ |

自适应变步长的龙格库塔法.rar

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