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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:% f; v, E: l7 h( n! l
function y = RK(a, b, N, af)
1 `* j; R, U" D    h = (b - a) / N;: G8 b7 n/ X" n
    x(1) = a;
$ ]3 T" n  J) b2 }    y(1) = af;
8 Y" \+ ]6 a" m$ C: K  x/ M1 a/ D$ }4 N    jqj(1) = af;  p* h6 I, {3 a" G

/ h9 Y7 s( y7 n    for i = 2:N+1" s- }+ o6 B7 l4 |
        K1 = f(x(i-1), y(i-1));
" l$ B% B* j/ y        K2 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K1/2);! i9 X, G; s+ @! u; f
        K3 = f(x(i-1) + h/2, y(i-1) + h*K2/2);
5 P7 G1 |2 Z: }) [        K4 = f(x(i-1) + h, y(i-1) + h*K3);
7 v0 g$ F' }2 |
, I) I( g& F, c8 g' u$ p        y(i) = y(i-1) + (K1 + 2*K2 + 2*K3 + K4) / 6;
/ G: Q, G$ a$ V5 F' e" x        x(i) = x(i-1) + (i-1) * h;( l5 c' }4 B7 }+ U7 G
        jqj(i) = x(i) + exp(-x(i));
, f4 F& l) B* v2 G6 w    end
3 p1 ?* k. F2 t
. q4 f  o: i6 [    [x', y', jqj']4 A7 X3 J* i1 ?: A! U+ q% W
    er = norm(y - jqj, 2) / norm(y);
, d+ {* d; U- N/ {& V
) \, m" `# N* |; I4 L5 W7 ], R    plot(x', y', 'r', x', jqj', 'g');1 [' ^7 E, V; V- X4 V
    legend('RK法', '精确解');
/ s$ c( y3 s  y- N& _2 cend
- C1 b* |5 |3 m& T! d+ h% @- S1 `( j: X; m8 {6 r1 D6 l( T
这是代码的简要说明:5 a/ |( F5 S3 ]8 K2 C
& k. U1 K/ q1 X
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。' Z. p0 x9 ]8 h5 ]: T9 J4 s
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。
6 D; E) Q$ I) @) A& o1 w; i' n3.for循环执行RK方法的迭代,每一步更新解y。
: o9 r# ^7 Q7 }, `3 i4.与RK解同时计算精确解jqj。  r0 c- U+ D8 t" ?! H& U: a
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。3 w0 M- B: |* h) S, r; z' k
6.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。* s: Z5 \! O( t! N0 A
) Z* w: [4 P  x+ `' \: a; a1 K% ]

; t8 h5 P/ X3 b  W
' I+ t( _0 I! \* N$ S
zan
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