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使用有限差分法和托马斯算法(或追赶法)对一个二阶线性边值问题进行数值求解。这种方法通常用于数值解微分方程。# I& N1 e0 M& H$ ~- ?+ Y* B- G: K
以下是代码的简要解释:
0 }; i% N1 E9 P$ E0 [* E4 z" e1 c$ I: \8 }: G) q
1.使用 inline 函数定义了三个函数 p(x)、q(x) 和 r(x),它们表示微分方程的系数。$ J# k& e; E( o" J' F3 u, l
2.设置了参数,如间隔数 N、初始和边界条件 a0、b0、af、bt 以及间隔大小 h。
, V+ _3 G: p# M( `% N3 G& [3.基于微分方程的有限差分离散化,计算了系数 a、b、c 和 d。
; y h9 a) O# [4.使用托马斯算法(或追赶法)解决了三对角方程组。; C' T5 C0 Z& V! q
5.将结果与由数组 zj 表示的解析解进行了比较。! H5 E0 @5 M8 V5 \% f2 E3 `6 e+ y
6.将数值解和解析解并排显示,以便比较。- p=inline('-2/x');
4 g4 q$ o% f5 a: E9 W - q=inline('2/x^2');
$ m\" W. F% H# u s+ v - r=inline('sin(log10(x)/log10(exp(1)))/x^2');) r. U N' J' a5 J( K2 w
- N=9;
2 ]+ @2 o9 q! N0 t - a0=1;b0=2;
& [1 ~' p' e7 n' Q' H - af=1;bt=2;' m5 f3 N+ q, ?
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%* X% U/ S# x1 m0 j
- h=(b0-a0)/(N+1);
. S* B6 _* z\" q' Q\" j - x=a0+h;& W8 R* P$ ?* Q, Z
- a(1)=2+h*h*q(x);
, K% g6 U& l7 \* Q$ ]4 z\" O6 l: { - b(1)=-1+(h/2)*p(x);& S; O0 I8 ^. t, v) _; e
- d(1)=-h*h*r(x)+(1+(h/2)*p(x))*af;
7 g( N; z\" U6 k - for i=2:N-1 S1 K- X+ i( N, x1 A
- x=a0+i*h;
! [9 H; F1 Y# G, E: N - a(i)=2+h*h*q(x);
. u& G3 R$ Q# p: ?\" d& M6 L- s - b(i)=-1+(h/2)*p(x);
9 A! A, K0 e$ U1 F7 l2 v - c(i)=-1-(h/2)*p(x);
1 u; j& T: T0 d& L B: c - d(i)=-h*h*r(x);
3 N! t1 n; J/ ~4 L8 Y - end
* N) r* D& j6 F8 f( E+ v; e+ S - x=b0-h;/ H# k# {/ F( }# _2 ~* T- ?* Q
- a(N)=2+h*h*q(x);; ]! o* m( f9 a' F; Q j
- c(N)=-1-(h/2)*p(x);
H7 \+ D/ V5 w - d(N)=-h*h*r(x)+(1-(h/2)*p(x))*bt;
! q# C\" H8 X8 n) S/ f5 I - %%%%%%%%%追赶法%%%%%%%%%%%%%%%%%%
( _0 K# O8 t# I, l& x - %y=trisys(c,a,b,d)- W7 U' y# e! D# Y5 ]$ o. B5 e' ^
- L(1)=a(1);
4 b* N. p2 S: P9 O9 s - u(1)=b(1)/a(1);
7 L5 t\" s: O& ?/ n\" u4 S - for i=2:N-19 F\" t8 R8 C) r: k2 b# q+ O, R\" A8 l
- L(i)=a(i)-c(i)*u(i-1);' f$ {7 _, R q) b: n
- u(i)=b(i)/L(i);7 O5 `) d) l F) ]
- end( ?1 m, j* `. L
- L(N)=a(N)-c(N)*u(N-1);2 y9 Q& M- C$ k8 O. A& Q
- z(1)=d(1)/L(1);
/ o, p- s1 j3 M9 f: @+ a/ t: ^ - for i=2:N
* o4 c$ U) @1 b\" \$ W$ C - z(i)=(d(i)-c(i)*z(i-1))/L(i);, g% F% t% J. a7 T$ {. y6 }4 N\" v
- end4 }; w1 d: J1 B' \, y
- y(N)=z(N);5 h c7 E\" v- q6 s# ~0 @
- for i=N-1:-1:1
4 h2 X0 s( \& \\" h; m5 v7 o/ K - y(i)=z(i)-u(i)*y(i+1);4 h8 n. L; O5 F2 \. V b
- end& R7 w2 f' i; w h
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%: k w+ v$ x$ j! Q7 k) c
- Y=[af,y,bt];
$ _* k/ m; l3 D9 f p+ S - for i=1:N+2; Y2 ^: i: `) }% B. T* L
- x=a0+(i-1)*h;/ [% O9 ~, C, P5 m5 e\" U- y. Q
- zj(i)=1.1392070132*x-0.03920701320/x^2-3*sin(log10(x)/log10(exp(1)))/10-cos(log10(x)/log10(exp(1)))/10;
, `2 P$ p9 W% M$ H6 p* W( Q& s% [ - end
! {! ]6 g% W; X. R2 D4 k+ _ - disp('下面两列分别是数值解和近似解');
4 @' `( n& M1 a1 C - re=[Y' zj']
复制代码 . `& _1 ?3 }8 z5 ?
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