用二步四阶线性多步法求解常微分问题u ′ (x) = −5u, u(0) = 1, 0 < x < 1,步长为0.1,并且输出每个x对应的数值解的matlab程序
时间: 2023-11-28 14:49:32 浏览: 39
以下是使用二步四阶线性多步法求解常微分问题的 Matlab 代码:
```matlab
% 定义常微分方程
f = @(x, u) -5*u;
% 定义初始条件
u0 = 1;
% 定义步长和计算区间
h = 0.1;
x0 = 0;
xn = 1;
% 计算步数和节点数
n = (xn - x0) / h;
x = linspace(x0, xn, n+1);
% 定义存储数值解的向量
u = zeros(1, n+1);
u(1) = u0;
% 使用二步四阶线性多步法求解
for i = 1:3
k1 = h * f(x(i), u(i));
k2 = h * f(x(i)+h, u(i)+k1);
u(i+1) = u(i) + (1/3) * (k1 + 2*k2);
end
for i = 4:n
u(i+1) = u(i-2) + (4/3)*h*f(x(i-1), u(i-1)) - (1/3)*h*f(x(i-2), u(i-2));
end
% 输出数值解
disp(u);
```
运行以上代码,将得到每个节点处的数值解。
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以下是使用二步四阶线性多步法(BDF2)求解常微分方程的 Matlab 程序:
```matlab
function [x, y] = bdf2(f, y0, a, b, h)
% f: 函数句柄,表示 y'=f(x,y)
% y0: 初始值,即 y(a) = y0
% a, b: 区间 [a, b]
% h: 步长
% x: 自变量的取值
% y: 解向量
% 计算节点数
N = floor((b-a)/h) + 1;
% 初始化
x = linspace(a, b, N)';
y = zeros(N, 1);
y(1) = y0;
% 使用前两个节点的值计算第三个节点的值
y(2) = y(1) + h*f(x(1), y(1));
for n = 2:N-1
% 计算预测值
y_n1_star = 4/3*y(n) - 1/3*y(n-1) + 2/3*h*f(x(n), y(n));
% 计算校正值
y_n1 = 1/3*y(n-1) + 2/3*y_n1_star + 2/3*h*f(x(n+1), y_n1_star);
% 更新解向量
y(n+1) = y_n1;
end
```
使用该程序求解题目中的常微分方程,可以这样调用:
```matlab
f = @(x, y) -5*y;
y0 = 1;
a = 0;
b = 1;
h = 0.1;
[x, y] = bdf2(f, y0, a, b, h);
```
其中 `f` 表示常微分方程右侧的函数,`y0` 表示初值,`a` 和 `b` 表示求解区间,`h` 表示步长。 `x` 和 `y` 分别是自变量和解向量。
二步四阶线性多步法求解常微分问题u ′ (x) = −5u, u(0) = 1, 0 < x < 1,步长为0.1,并且输出x对应的u值的matlab程序程序
以下是使用二步四阶线性多步法求解常微分问题的matlab程序:
```matlab
function u = twoStepFourOrderMethod()
% 定义初始条件
u0 = 1;
x0 = 0;
xEnd = 1;
h = 0.1;
% 计算步数
n = (xEnd - x0) / h;
% 初始化u和x
u = zeros(1, n+1);
x = zeros(1, n+1);
u(1) = u0;
x(1) = x0;
% 使用欧拉法计算第一个点
u(2) = u(1) + h * (-5 * u(1));
x(2) = x(1) + h;
% 使用二步四阶线性多步法计算剩余点
for i = 3:n+1
u(i) = u(i-2) + 4*h/3*(-5*u(i-1)) - h/3*(-5*u(i-2));
x(i) = x(i-1) + h;
end
% 输出结果
for i = 1:n+1
fprintf('x = %.1f, u = %.4f\n', x(i), u(i));
end
end
```
运行该程序,将会输出每个点对应的x和u值。