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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:
6 L6 P  Q3 u) }; v9 R4 S( sfunction y = RK(a, b, N, af)
" g9 O' z/ y, H: y    h = (b - a) / N;# {; z( p  v6 h7 D2 j8 X- x
    x(1) = a;1 P  F8 Q2 y$ d' y4 W/ o  D" y
    y(1) = af;
$ @4 P% ?  @( ?7 [3 C    jqj(1) = af;4 }, d" l$ [! G! d: \" f
- j: S+ ?) u! O/ x# r* B' m/ }% h
    for i = 2:N+1
5 k! r8 L5 {& {; N5 |' a# t+ D3 S        K1 = f(x(i-1), y(i-1));
2 q: S' r, I; B% \' w. q6 `' e        K2 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K1/2);/ K0 Q8 ~( ]( i5 S  M% a
        K3 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K2/2);
) \  U- p5 _+ G8 x        K4 = f(x(i-1) + h, y(i-1) + h*K3);( g& ~; T, S3 W; o2 N
2 w) k7 _/ b: v7 a$ b/ W
        y(i) = y(i-1) + (K1 + 2*K2 + 2*K3 + K4) / 6;
! `9 m+ A3 L1 Z' E1 b- H# ]' K8 C2 H        x(i) = x(i-1) + (i-1) * h;7 z" e& a* @* `% W3 b/ s6 ~7 w+ @
        jqj(i) = x(i) + exp(-x(i));4 \; J- Y6 p# B1 U( W& O
    end8 |, J! @0 e. ~3 e4 ~( K

( J# N8 G' i6 L  d* o# `    [x', y', jqj']& L) b6 J8 P% p: M- K
    er = norm(y - jqj, 2) / norm(y);
- ]6 Y/ j- Q9 Q# u1 j' h2 L7 i! r5 [2 q, l/ ^
    plot(x', y', 'r', x', jqj', 'g');
: j% \+ J) ?( U    legend('RK法', '精确解');* y/ V) _: w. |( O% \9 C  |! d
end
: X0 w( o5 S/ H" l4 l
$ y+ V  r: d5 f+ c这是代码的简要说明:
& l2 E- y3 k0 N0 m9 _+ D
: g: W+ O6 a( R. j- q1.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。" l; k3 w3 a+ S( ~% \3 M
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。% A; y# h/ \9 L% g( `6 {
3.for循环执行RK方法的迭代,每一步更新解y。, H. ^) [9 ]  p! u1 ?
4.与RK解同时计算精确解jqj。) k: c2 ]& V3 _2 e7 k5 i
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。
4 k+ `4 q8 G' _% {8 L( \, Q) i6.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。
* F; T; q$ s5 Z; B' [
6 A: g% W9 B( l
$ D" j! c( ]  W
/ _& a6 }6 Z7 a2 t8 q- a$ }
zan
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