写出龙哥库塔4阶方程并求解
时间: 2023-06-18 16:03:43 浏览: 208
龙格-库塔方法是一种常用的数值解常微分方程(ODE)的方法,其中龙格-库塔4阶方法是其中的一种。它的公式如下:
$$
\begin{aligned}
k_1 &= hf(t_n, y_n) \\
k_2 &= hf(t_n + \frac{1}{2}h, y_n + \frac{1}{2}k_1) \\
k_3 &= hf(t_n + \frac{1}{2}h, y_n + \frac{1}{2}k_2) \\
k_4 &= hf(t_n + h, y_n + k_3) \\
y_{n+1} &= y_n + \frac{1}{6}(k_1 + 2k_2 + 2k_3 + k_4)
\end{aligned}
$$
其中,$y_n$为$t_n$时刻的解,$h$为步长,$f(t_n, y_n)$为ODE的右侧函数。
假设我们要求解如下的ODE:
$$
\frac{dy}{dt} = f(t,y) = -2ty + 6t^2 - 3, \quad y(0) = 0
$$
则可以使用龙格-库塔4阶方法进行求解。我们可以先定义一个Python函数来表示右侧函数$f(t,y)$:
```python
def f(t, y):
return -2*t*y + 6*t**2 - 3
```
然后,我们可以使用如下的代码来进行求解:
```python
t0, y0, h = 0, 0, 0.1 # 初始时刻、初始解和步长
t_end = 1 # 求解终止时刻
while t0 < t_end:
k1 = h * f(t0, y0)
k2 = h * f(t0 + 0.5*h, y0 + 0.5*k1)
k3 = h * f(t0 + 0.5*h, y0 + 0.5*k2)
k4 = h * f(t0 + h, y0 + k3)
y1 = y0 + (k1 + 2*k2 + 2*k3 + k4) / 6
t0 += h
y0 = y1
print(f"t = {t0:.1f}, y = {y1:.4f}")
```
这样,就可以得到在$0\le t\le 1$时刻的ODE的数值解。
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