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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 |正序浏览
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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。% w8 R- c: Z8 c& H; d1 n; }0 |
函数的输入参数为:起始点 (x1, y1),当前步长 h。
3 T5 l( H; U. l! k; e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。; W7 V/ c3 t7 j5 X2 N4 X" X) A3 |
函数的主要步骤如下:$ U$ E$ y3 B: G+ J' l' d
( m2 L  T: ^) a: c7 V# f& f& S
1.将 (x1, y1) 备份到 (u1, v1),以便在计算步长为 h/2 时使用。
0 Q! y' u7 p) u8 K3 T2.使用四阶Runge-Kutta方法计算步长为 h 时的数值解 y2。2 w  H5 y7 Y: b8 [
3.将步长 h 更新为 h/2。
3 h; Z" A" s2 B. x4.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)。$ @* |4 ~* h' K' e( l
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。
* a  {* E7 p. X0 }& v5 ^  f& A6 b
* R" b* N8 F1 l1 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
    0 W  Q) a* _4 z' n2 ^) x
  2. function [u2,v2,h,err]=half(x1,y1,h)
    2 U1 F' X: J; h/ y9 n  b
  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
    8 ]  ]% h. q3 i; S* B% H
  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
    7 C( {( B* i8 Y, |5 p; s* s
  5. 4 b% S/ i0 w0 u: z\" r* Z
  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
    \" \5 t\" ^3 f7 J) U+ |
  7. k1=f(x1,y1);& ~1 _3 B3 k2 @6 Z4 ~8 C, T) z- y\" Q
  8. k2=f(x1+h/2,y1+h*k1/2);
    4 _: G( }$ K* N+ O  g: O
  9. k3=f(x1+h/2,y1+h*k2/2);
    - g5 G* H8 r# ]6 ]
  10. k4=f(x1+h,y1+h*k3);
    7 o3 I& f! U& X4 u9 h
  11. y2=y1+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;
    \" D* T' B. D\" m1 B, T( q

  12. , y( k. Q1 O5 U
  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
    \" E  `\" l0 p9 S; u9 w% [6 S0 k
  14. h=h/2;
    6 p! `% ^; o$ v4 U5 @  A) x

  15. $ }$ Y7 U' T$ w$ j  [9 d
  16. for i=1:27 Y& o9 O, f/ G& J9 K
  17. k1=f(u1,v1);+ r, n; v* Z. L6 n\" t
  18. k2=f(u1+h/2,v1+h*k1/2);
    & G8 g: A% ~% _4 u3 u' \
  19. k3=f(u1+h/2,v1+h*k2/2);
    % @8 z7 k; C9 c
  20. k4=f(u1+h,v1+h*k3);
    . P, z1 K2 U4 f0 f% \1 p
  21. v2=v1+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6;
    * X1 y\" B, ^; S! T! E
  22. u2=u1+h;0 P( s3 K7 L! G' T# d) V
  23. u1=u2;1 m. D7 f7 x$ Y5 e# b
  24. v1=v2;
    & X1 b! {( K# P- y  L3 d: M  B! @
  25. end7 _0 q9 g/ a/ _

  26. 5 k$ D2 Q* R9 Q8 x
  27. err=abs(y2-v2)
    ( s- u) e4 M! [5 ?

  28. , Z6 i9 B! D9 _& r0 y- d% i
复制代码

$ s# ^; a; W% O) ?9 b) B: `: {- d# I

自适应变步长的龙格库塔法.rar

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