如何编写实现自适应龙格库塔法的算法代码?

时间: 2024-10-24 16:07:52 浏览: 38
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自适应变步长的龙格库塔法matlab代码.zip

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自适应龙格-库塔法(Adaptive Runge-Kutta methods)是一种数值积分方法,它通过动态调整步骤大小来提高计算精度和效率。下面是一个简单的示例,说明如何用Python编写基于四阶Runge-Kutta(RK4)的自适应版本: ```python import numpy as np def adapt_rk4(f, y0, t0, tf, h_initial, tol): """ 自适应四阶龙格-库塔法 :param f: 微分方程的函数处理器,接受y和t作为输入,返回dy/dt :param y0: 初始条件 :param t0: 初始时间 :param tf: 结束时间 :param h_initial: 初始步长 :param tol: 求解误差容忍度 """ t = t0 y = y0 h = h_initial while t < tf: # 四阶Runge-Kutta步骤 k1 = h * f(y, t) k2 = h * f(y + k1 / 2, t + h / 2) k3 = h * f(y + k2 / 2, t + h / 2) k4 = h * f(y + k3, t + h) # 计算新的y值并更新时间 new_y = y + (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4) / 6 t += h # 如果误差小于容忍度,则接受当前步长,否则调整步长 error = abs(new_y - y) if error < tol: y = new_y continue # 自适应调整步长 ratio = error / max(np.abs(k1), np.abs(k2), np.abs(k3), np.abs(k4)) h *= min(2., max(0.9, 1. / ratio ** 2)) return y, t # 示例用法 def dy_dt(y, t): # 这里替换为你实际的微分方程 pass y_solution, t_solution = adapt_rk4(dy_dt, y0=0, t0=0, tf=1, h_initial=0.1, tol=1e-8) ```
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