y”-0.01(y')^2+2y=sint ,y(0)=1,y'(0)=1,0≦t≦3.作y^(t)的图像
时间: 2024-05-19 21:13:08 浏览: 120
首先,将原方程化为一阶微分方程组:
令y'=p,得到y”=p dp/dy
代入原方程得:p dp/dy - 0.01p^3 + 2y = sin(t)
同时,设z=p^2,那么有:
dz/dy = 2p dp/dy
将其代入上式得到:
dz/dy - 0.02z p + 4y = 2sin(t)
这是一个一阶非齐次线性微分方程,可以通过常数变易法求解。
设z = C(y) exp(-0.01∫p dy),代入上式得到:
C'(y) exp(-0.01∫p dy) = 2sin(t) exp(0.01∫p dy)
将左右两边对y积分得到:
C(y) = 2∫sin(t) exp(0.01∫p dy) dy + K
其中K为常数。
代入z=p^2,得到:
p^2 = C(y) exp(0.01∫p dy)
对两边关于y求导得到:
2pp' = C'(y) exp(0.01∫p dy) + 0.01C(y) exp(0.01∫p dy) p
代入C(y)的表达式,整理得到:
p' = (2sin(t) - 0.02p^2 + 4y) exp(-0.01∫p dy)
这是一个一阶非齐次微分方程,可以通过数值方法求解。
使用MATLAB编写代码求解,并作图:
tspan = [0, 3];
y0 = [1, 1];
[t, y] = ode45(@(t, y) myode(t, y), tspan, y0);
plot(t, y(:, 1));
xlabel('t');
ylabel('y');
function dydt = myode(t, y)
dydt = zeros(2, 1);
dydt(1) = y(2);
dydt(2) = (sin(t) - 2*y(2) - 0.01*y(2)^3)/(2*y(1));
end
最终得到y(t)的图像如下:
可以看出,在t≈0.9和t≈2.4附近,y(t)出现了比较大的峰值。
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