常微分方程的数值解法(欧拉法,改进欧拉法,泰勒方法和龙格-库塔法)_第1页
常微分方程的数值解法(欧拉法,改进欧拉法,泰勒方法和龙格-库塔法)_第2页
常微分方程的数值解法(欧拉法,改进欧拉法,泰勒方法和龙格-库塔法)_第3页
常微分方程的数值解法(欧拉法,改进欧拉法,泰勒方法和龙格-库塔法)_第4页
常微分方程的数值解法(欧拉法,改进欧拉法,泰勒方法和龙格-库塔法)_第5页
免费预览已结束,剩余25页可下载查看

付费下载

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、例1:用欧拉方法与改进的欧拉方法求初值问题dydx2 x37y(o)在区间0,1上取h 0.1的数值解。解欧拉方法的计算公式为yn 1yn2 xnyo1,h 0.1使用excel表格进行运算,相应结果如下例一:欧拉法nxy精确解001110.111.00332220.21.0066671.01315930.31.0198241.02914240.41.0390541.05071850.51.0637541.07721760.61.0932111.10793270.71.1266811.14216580.81.1634431.17927490.91.2028451.2186891011.2443

2、141.259921现用 matlab 编程,程序如下x0=0;y0=1;x(1)=0.1;y(1)=y0+0.1*2*x0/(3*y0A2);for n=1:9x(n+1)=0.1*(n+1);y( n+1)=y( n)+0.1*2*x( n)/(3*y(门)人2);end ;结果为Columns 1 through 80.10000.20000.30000.40000.50000.60000.70000.8000Columns 9 through 100.90001.0000Colu mns 1 through 81.00001.00671.01981.03911.06381.09321.

3、12671.1634Colu mns 9 through 101.20281.2443改进的欧拉方法其计算公式为yn(0)1 1ynYnyny。1,hh(2 Xn)h(7P)3 ynh2xn23 Y0.12 Xn 13(W本题的精确解为y(x)即 1 X2,可用来检验数值解的精确度,列出计算结果。使用excel表格进行运算,相应如下例一:改进的欧拉法nx预测y校正y精确解0011110.111.0033331.00332220.21.0099561.013181.01315930.31.0261691.0291711.02914240.41.0480541.0507511.05071850.5

4、1.0749041.0772521.07721760.61.1059761.1079651.10793270.71.1405491.1421941.14216580.81.1779651.1792971.17927490.91.2176461.2187061.2186891011.2591031.259931.259921现用matlab编程,程序如下xO=O;yO=1;x(1)=0.1;ya(1)=y0+0.1*2*x0/(3*y0A2);y(1)=y0+0.05*(2*x0/(3*y0A2)+2*x0/(3*yaA2);for n=1:9x( n+1)=0.1*( n+1);ya( n+1

5、)=ya( n)+0.1*2*x( n)/(3*ya(门)人2);y(n +1)=y( n)+0.05*(2*x( n)/(3*y( n)A2)+2*x( n+1)/(3*ya(门+1)人2);end ;结果为Columns 1 through 80.10000.20000.30000.40000.50000.60000.70000.8000Columns 9 through 100.9000 1.0000Columns 1 through 81.00001.00991.02611.04791.07481.10591.14071.1783Colu mns 9 through 101.21831

6、.2600例2 :用泰勒方法解分别用二阶、四阶泰勒方法计算点dy2 xdx3y2y(o)1=0.1,0.2, -Xn, 1.0处的数值解,并与精确解进行比较。解:二阶泰勒方法Yn 1 Yn对于本题yxn,yn2x3?y 3y2x3?4x3?4x23?yXn,ynyn 1 yn hynh3yl2Xn h 1 4xn使用excel表格进行运算,相应结果如下nxy精确解001110.11.0033331.00332220.21.0132231.01315930.31.0292911.02914240.41.0509691.05071850.51.0775751.07721760.61.1083881

7、.10793270.71.1427041.14216580.81.1798781.17927490.91.219341.2186891011.2606011.259921现用matlab编程,程序如下xO=O;yO=1;x(1)=0.1;y(1)=y0+0.1/(3*y0A2)*(2*x0+0.1*(1-4*x0A2/(3*y0A3);for n=1:9x(n+1)=0.1*(n+1);y(n +1)=y( n)+0.1/(3*y( n) 2)*(2*x( n)+0.1*(1-4*x( n)A2/(3*y(门)人3);end ;结果为Columns 1 through 90.1000 0.20

8、000.30000.40000.50000.60000.70000.80000.9000Column 101.0000Columns 1 through 91.0033 1.01321.0293 1.05101.07761.10841.14271.17991.2193Column 101.2606四阶泰勒方法x,y2xynf :<n, ynyfXn,yn28x13y29y5ynfXn,yn4Xn2Xn3yn80x;yn4)Xn, yn240 Xn128OX424xy3y23y324x2x3y23y33y228x23y29y516x440x2y9y53y3'C 69y4x4240x

9、2x9y53y39y63y24x80 x33y527 y8480x220x640 x33y59y83y627y9480x220x640 x33y59y83y627y9440x21280x43y53y881 y11x,yx,yx,yy2x3y23y2481 y;1yn 1 yn hynyn hynh2尹h2h3 尹h3h47ryn-yn4)24yb0=2/(3*y0A2)-8*x0A2/(9*y0A5);%二阶导数y。a使用excel表格进行运算,相应结果如下例二:四阶泰勒方法nxyy的一阶导数y的二阶导数y的三阶导数y的四阶导数精确解00100.6666670-1.33333110.11.00

10、33280.0662250.653509-0.13402-1.183061.00332220.21.0131910.1298840.616121-0.2711-0.790411.01315930.31.0292110.1888080.560087-0.40991-0.29471.02914240.41.0508230.2414960.49274-0.543790.1597871.05071850.51.0773460.2871890.421266-0.663420.4828091.07721760.61.1080630.3257850.351405-0.760550.6515451.10793

11、270.71.1422740.3576560.286967-0.830570.6901671.14216580.81.1793390.3834610.229962-0.872960.6414121.17927490.91.2186920.4039830.181038-0.89030.546371.2186891011.259850.4200210.13996-0.886940.4355851.259921现用matlab编程,程序如下xO=O;yO=1;yaO=2*xO/(3*yOA2);% 一阶导数v( L+U)A* L8)/寸 v( l+u)x*08z l-(8v( L+u)A*e)dv(

12、 l+u)x*o 寸+(gv( L+u)A*e)/寸d( l+u)pa=8 v( L+U)A*卜 2)/e v( L+u)x*08-(g v( L+u) A*g( L+u)x*寸d( L+U)OA否 v( L +u)a*6)/2 v( L+U)X*8-(2V( L+u)A*e)dH( L+u)qAm2v( L+u)A*g( L+U)x* 卡(L+u)eAMU)PA* 寸 2/5§0+(u)OA*9/500+(u)qA*2/L00+(u)eA*L0+(u)AH(L+u)Aml+u)*loh(l+u)x6二Hu04M L L v( l)a* L8)EV( L)x*08z L-(8V( L

13、)A*e)dv( L)x*o 寸+(gv( L)A*e)/H( L)PAm8v( l)a* 卜 2)/ev( L)x*08-(gv( L)A*g( l)x*h( l)oaMgv( l)a*6)v( l)x*8-(2v( L)A*g员 L)qA懸吟盒齐齐 m2v( L)A*g( l)x*zh( L)eA6PA* 寸 2/500?OOA*9/500+oqA*2/LOO+oeA*LO+OAH(L)Aloh(l)xM L L VOA* L8)/寸 vox*§z L-(8VOA*e)/2vox*o?(gvoA*e)/HOPAM8V0A* 卜 2)/ev0x*08-(gv0A*e)/0x*寸-h

14、ooaColumns 1 through 80.10000.20000.30000.40000.50000.60000.70000.8000Columns 9 through 100.90001.0000Columns 1 through 81.00331.01321.02921.05081.07731.10811.14231.1793Columns 9 through 101.21871.2598例3 :用标准四阶R K方法求dy 2 X dxy(o)3y21在区间0, 1上,h0.1的数值解以及在区间1, 10上,h1的数值解,并与精确解进行比较。解:对于本题k1hf(Xn,yn)=绘k2

15、hf (Xnk3hf (Xnhh,ynk4hf (Xnh, ynk3)2hXnh23yn0 222hXnh23yn& 222hXnh32yn k3ynyn珈2k262k3k4)使用excel表格进行运算,相应结果如下例三:标准四阶R K方法nXyk1k2k3k4精确解00100.0033330.0033220.00662311.003320.006620.0098610.12390.0098370.0129891.0033221.013150.0129820.2990.016030.0159830.0188831.0131591.029140.018880.0216330.33320.

16、0215750.0241541.0291421.050710.0241540.4840.026560.02650.0287261.0507181.077210.028720.0307750.57620.0307150.0325861.0772171.107930.032580.0342860.62660.0342340.0357721.1079321.142160.035770.0371570.75250.0371110.038351.1421651.179270.0394580.840.0383540.0394170.0403981.1792741.218680.040390.0412690

17、.99940.0412350.0419971.2186891.259920.041990.042661011730.0426410.0432221.259921现用 matlab 编程,程序如下x0=0;y0=1;k10=2*0.1*x0/(3*y0A2);k20=2*0.1*(x0+0.05)/(3*(y0+k10/2)A2);k30=2*0.1*(x0+0.05)/(3*(y0+k20/2)A2);k40=2*0.1*(x0+0.1)/(3*(y0+k30)A2);x(1)=0.1;y(1)=y0+(k10+2*k20+2*k30+k40)/6;k1(1)=2*0.1*x(1)/(3*y(

18、1)A2);k2(1)=2*0.1*(x(1)+0.05)/(3*(y(1)+k1(1)/2)A2);k3(1)=2*0.1*(x(1)+0.05)/(3*(y(1)+k2(1)/2)A2);k4(1)=2*0.1*(x(1)+0.1)/(3*(y(1)+k3(1)A2);for n=1:9x(n+1)=0.1*(n+1);y(n+1)=y(n)+(k1(n)+2*k2(n)+2*k3(n)+k4(n)/6;k1( n+1)=2*0.1*x( n+1)/(3*y(门+1)人2);k2( n+1)=2*0.1*(x( n+1)+0.05)/(3*(y( n+1)+k1(门+1)/2)人2);k3( n+1)=2*0.1*(x( n+1)+0.05)/

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论