欧拉法二阶常微分方程数值解matlab

欧拉法是一种简单的数值求解一阶或二阶常微分方程的方法。对于二阶常微分方程，通常先将其转化为两个一阶线性相关的第一阶微分方程系统。在MATLAB中，你可以通过以下步骤实现欧拉法：

1. **方程转换**：
如果你有二阶微分方程 \( y'' = f(t, y, y') \)，首先将其改写成两个一阶形式：
- 设 \( z_1 = y \) 和 \( z_2 = y' \)，则 \( z_2' = f(t, z_1, z_2) \)
- 再对 \( z_1 \) 进行一阶导数，得到 \( z_1' = z_2 \)

2. **初始化**：
定义初始条件 \( z_1(0) = y_0 \), \( z_2(0) = y'_0 \), 并指定步长 \( h \)。

3. **欧拉迭代**：
使用循环结构（如`for`或`while`），从 \( t = 0 \) 开始，每次迭代计算新的 \( z_1 \) 和 \( z_2 \):
- \( z_1_{n+1} = z_1_n + h * z_2_n \)
- \( z_2_{n+1} = z_2_n + h * f(t_n, z_1_n, z_2_n) \)
其中 \( t_n = n * h \), \( n \) 是当前迭代次数。

4. **结果输出**：
结果通常是数组形式，\( [t, z_1] \) 或者 \( [t, [z_1, z_2]] \)。

function [t, sol] = euler_ode(y0, yp0, f, tspan, h)
% 初始化
y0 = y0(:); % 假设是一维向量
yp0 = yp0(:);
tspan = [tspan(1), tspan(2)];
num_steps = floor((tspan(2) - tspan(1)) / h);

% 创建时间点
t = linspace(tspan(1), tspan(2), num_steps + 1);

% 应用欧拉方法
sol = zeros(num_steps, length(y0));
sol(1,:) = y0;
sol(2,:) = yp0;

for i = 1:num_steps - 1
    sol(i+2,:) = sol(i,:) + h * f(sol(i,:), sol(i+1,:));
end

% 返回结果
[t, sol] = deal(t(2:end), sol(:,2:end)); % 去掉第一时刻的初始值
end