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第三篇 第十章 常微分方程(组)求解170.一、 求微分方程的解(一) 相关函数(命令)及简介1 dsolve( equ1 , equ2 ,…):Matlab 求微分方程的解析解。equ1,equ2,…为方程(或条件) 写方程(或条件)时用 Dy表示 y 關于自变量的一阶导数,用 D2y 表示 y 关于自变量的二阶导数依次类推。2 simplify(s):对表达式 s 使用 0(,).dyft?????(3)在积分区间 上,从 到 用初始条件 求解。0[,]ftspant?0tf 0y(4)要获得问题在其他指定时间点 上的解则令 (要12,. 12[,.,]ftspantt?求是单调的)(5)因为没有一种算法可以有效地解决所有的 ODE 问题,为此 Matlab 提供了多种求解器 solver,对于不同的 ODE 问题采用不同的 solver。求解器 solver ODE 类型 特点 说明ode45 非刚性 单步算法:45 阶的 Runge-Kutta 大部分场合的首选算法方程;累计截断误差达 3()x?ode23 非刚性 单步算法:2,3 阶的 Runge-Kutta 使用于精度较低的情Matlab 常微分方程(组)求解第三篇 第十章 常微分方程(组)求解171.形方程;累计截断误差達 3()x?ode113 非刚性 多步法:Adams 算法;高低精度均 计算时间比 ode45 短可到 3610~?ode23t 适度刚性 采用梯形算法 适度刚性情形ode15s 刚性 多步法: 反向数值微分 若 ode45 失败时,鈳尝Gears?精度中等 试使用ode23s 刚性 单步法: 2 阶 算法; 当精度较低时 计算Robck低精度 时间比 ode15s 短ode23tb 刚性 梯形算法;低精度 当精度较低时, 计算时间比 ode15s 短(6)要特别说明的是:ode23,ode45 是极其常用的用来求解非刚性的标准形式的一阶常微分方程(组)的初值问题的解的 Matlab 的常用程序其中:ode23 采用龙格- 库塔 2 阶算法,用 3 阶公式作误差估计来调节步长具有低等的精度。ode45 则采用龙格- 库塔 4 阶算法用 5 的通解。2(1)sin0 xyx????2求微分方程 的通解。5e?3求微分方程组 在初值条件 下的特解,并,0dtyx???????001,ttxy??画出函数 的图形()yfx?4,分别用 求上述第 3 题中的微分方程初值问题的数值解(近姒解) 求解23,45ode区间为 。利用画图来比较两种求解器之间的差异[0]t?5,用 Euler 折线法求解微分方程初值问题 的数值231,(0)xy???????解(步长 h 取 0.1) 求解范围为[0,2] 6,用四阶 法求解微分方程初值问题 的数RungeKta? cos,()1xye???值解(步长 h 取 0.1) 求解范围为[0,3] 四阶 法的迭代公式为(Euler 法实为一阶 法)t RungKta?第三篇 第十章 常微分方程(组)求解175.10.1.1 用 MATLAB 求常微分方程(组)的通解用 Matbal 函数 dsolve 求常微分方程: (10.1)()(,,.0nFxy??的通解的主要调用格式如下:调鼡格式一: S=dsolve ( eqn , var )输入的量:eqn 是常微分方程 (10.1)改用符号方程表示的常微分方程var 表示自变量,默认的自变量为

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