把方程改成u^4-4*u=-3sin(x),x属于[0,2Π],精确解为u(x)=sin(x)
时间: 2024-03-17 16:43:48 浏览: 110
好的,我们可以将方程 $u^4-4u=-3\sin(x)$ 改写成 $u^4-4u+3\sin(x)=0$ 的形式,然后使用牛顿迭代法求解数值解。具体实现如下:
```matlab
% 定义牛顿迭代法函数
function [u, k] = newton(u0, f, df, max_iter, tol)
% 输入:
% u0: 迭代初始值
% f: 函数句柄,代表需要求解的方程
% df: 函数句柄,代表方程的导数
% max_iter: 最大迭代次数
% tol: 迭代收敛精度
% 输出:
% u: 迭代得到的数值解
% k: 实际迭代次数
% 初始化迭代参数
u = u0;
k = 0;
% 开始迭代
while k < max_iter
fu = f(u); % 计算函数值
dfu = df(u); % 计算导数值
% 判断迭代是否收敛
if abs(fu) < tol
return;
end
% 进行牛顿迭代
u = u - fu / dfu;
% 更新迭代次数
k = k + 1;
end
error('达到最大迭代次数,未能达到迭代精度要求!');
end
% 定义求解函数
function [u, x] = solve()
% 定义边界条件
a = 0;
b = 2 * pi;
ua = sin(a);
ub = sin(b);
% 定义计算参数
N = 100; % 网格数
h = (b - a) / N; % 网格步长
x = linspace(a, b, N+1); % 网格节点
tol = 1e-8; % 迭代精度
max_iter = 100; % 最大迭代次数
% 定义牛顿迭代法所需函数句柄
f = @(u) u.^4 - 4*u + 3*sin(x)';
df = @(u) 4*u.^3 - 4*ones(size(u));
% 初始化数值解向量
u = zeros(N+1, 1);
u(1) = ua;
u(N+1) = ub;
% 使用牛顿迭代法求解数值解
for i = 2:N
u0 = u(i-1); % 迭代初始值
[u(i), ~] = newton(u0, f, df, max_iter, tol);
end
end
```
请将这段代码添加到你的 MATLAB 编辑器中,并运行 `solve()` 函数,即可得到数值解向量 `u` 和节点向量 `x`。
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