分别用Adams二步法、四步法在相同的步长下求解如下方程dy/dx=-xy,y(0)=1,并与精确解做比较。
时间: 2024-10-29 08:13:39 浏览: 83
为了分别用Adams二步法(也称作Midpoint或Heun's method)和四步法(比如Ricatti或Prince-Dormand 5(4)方法)求解常微分方程 dy/dx = -xy,我们先需要知道该方程的确切解析解,以便对比。对于给定初始条件y(0) = 1,方程 dy/dx = -xy 的解是一个指数衰减的曲线。然而,由于这是一个非线性微分方程,很难找到解析形式的解,所以我们只能通过数值方法近似。
下面我会展示如何用Adams方法求解这个方程,并提供一个简化版的示例代码,但请注意,对于实际计算,你需要依赖像`DifferentialEquations.jl`这样的库,它包含了高级的数值解算器。
**Adams二步法(Midpoint)**
```julia
using DifferentialEquations, ForwardDiff
# 定义微分方程的右端函数
function f(u, p, t)
du = similar(u)
du[1] = -u[1] * u[2]
du
end
# 准确解不是直接给出的,但我们假设解的形式是 exp(-xt)
exact_solution(t, u0) = exp.(-t)
# 初始条件和步长
u0 = [1.0]
tspan = (0.0, 1.0)
h = tspan[2] / 1000 # 较小的步长以提高精度
# Adams二步法求解
adams2sol = solve(prob, Midpoint(), abstol=1e-8, reltol=1e-6, dt=h)
# 计算并打印每个点的误差
adams2_error = abs.(adams2sol[end][1] - exact_solution(adams2sol[end][2], adams2sol[end][1]))
println("Adams二步法误差: ", adams2_error)
```
**Adams四步法(Ricatti或Prince-Dormand 5(4))**
```julia
# 使用一个更高级的求解器,如 Dormand-Prince
adams4sol = solve(prob, DP5(), abstol=1e-8, reltol=1e-6, dt=h)
# 计算并打印四步法误差
adams4_error = abs.(adams4sol[end][1] - exact_solution(adams4sol[end][2], adams4sol[end][1]))
println("Adams四步法误差: ", adams4_error)
```
注意,由于缺乏解析解,这里的`exact_solution`只是作为理想解的一个近似,实际上我们无法获得绝对准确的误差。
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