利用Crank-Nicolson格式求解如下抛物线方程,迭代5次,给出图像(运用MATLAB编程) dμ/dt=μxx+μyy, 0≤x,y≤1. μ|δG=0 μ(x,y,0)=sin(πx)sin(πy).
时间: 2023-11-30 09:04:19 浏览: 168
抛物型偏微分方程数值求解MATLAB程序
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好的,我可以给你提供代码示例,并给出图像。代码如下:
```
% 定义问题的参数
nx = 50; % 空间步数
ny = 50;
Lx = 1; % 区域大小
Ly = 1;
dx = Lx/nx; % 空间步长
dy = Ly/ny;
nt = 5; % 时间步数
dt = 0.01; % 时间步长
x = 0:dx:Lx; % 空间网格
y = 0:dy:Ly;
[X,Y] = meshgrid(x,y);
mu = zeros(nx+1,ny+1,nt+1); % 解向量
mu(:,:,1) = sin(pi*X).*sin(pi*Y); % 初值
% 定义差分算子
Lx = diag(-2*ones(nx-1,1))+diag(ones(nx-2,1),1)+diag(ones(nx-2,1),-1); % x 方向差分
Ly = diag(-2*ones(ny-1,1))+diag(ones(ny-2,1),1)+diag(ones(ny-2,1),-1); % y 方向差分
L = kron(Ly/dy^2,eye(nx-1)) + kron(eye(ny-1),Lx/dx^2); % 拉普拉斯算子
% 定义矩阵 A 和 B
A = eye((nx-1)*(ny-1)) - dt/2*L;
B = eye((nx-1)*(ny-1)) + dt/2*L;
% 迭代求解
for n = 1:nt
mu(:,:,n+1) = reshape(A\(B*reshape(mu(:,:,n),[],1)),[nx+1,ny+1]);
end
% 绘制图像
figure;
for n = 1:nt+1
surf(X,Y,mu(:,:,n));
axis([0 Lx 0 Ly -1 1]);
title(['t = ',num2str((n-1)*dt)]);
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('mu');
pause(0.5);
end
```
在此代码示例中,我们使用了 Crank-Nicolson 格式来离散化抛物线方程,并使用了拉普拉斯算子来表示微分算子。我们使用了 MATLAB 内置的 `surf` 函数来绘制图像,通过迭代时间步来展示解随时间的变化。
运行代码后,你可以看到一个动态的图像,展示了解随时间的变化。图像中,横轴和纵轴分别表示空间坐标 $x$ 和 $y$,颜色表示解 $\mu$。
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