不能使用numpy库,使用自带的math库,给我实现用四阶隐形Adams法求解区间[a,b]的常微分初值问题(柯西问题),并且给我代码,需要输入f epsilon a y(a) b,输出为y(b),自己定义步长并重新计算步长,函数f自变量只有x
时间: 2023-06-20 11:05:24 浏览: 41
好的,以下是使用四阶隐式Adams法求解柯西问题的 Python 代码,其中不使用 numpy 库,只使用 Python 自带的 math 库。
```python
import math
def implicit_adams(f, eps, a, y_a, b, h0):
"""使用四阶隐式Adams法求解柯西问题"""
# 定义常数
alpha = [1901/720, -1387/360, 109/30, -637/360, 251/720]
beta = [475/144, -25/12, 85/36, -85/48, 19/144]
n = round((b-a)/h0)
# 初始化
x = a
y = y_a
h = h0
# 迭代
for i in range(4):
k1 = f(x, y)
k2 = f(x+h/2, y+h/2*k1)
k3 = f(x+h/2, y+h/2*k2)
k4 = f(x+h, y+h*k3)
y = y + h/6*(k1+2*k2+2*k3+k4)
x = x + h
for i in range(4, n+1):
# 使用牛顿迭代法求解
y_old = y
F = lambda z: z - y_old - h/720*(1901*f(x,y) - 2774*f(x-h,y_old) + 2616*f(x-2*h,y_old) - 1274*f(x-3*h,y_old) + 251*f(x-4*h,z))
dF = lambda z: 1 - h/720*251*f(x-4*h,z)
y_new = y_old - F(y_old)/dF(y_old)
while abs(y_new - y_old) > eps:
y_old = y_new
y_new = y_old - F(y_old)/dF(y_old)
y = y_new
x = x + h
# 重新计算步长
delta = 0.84 * (eps/abs(y)) ** (1/4)
h = min(delta * h, 2*h)
return y
# 测试
f = lambda x, y : y - x**2 + 1
eps = 1e-6
a = 0
y_a = 0.5
b = 2
h0 = 0.1
y_b = implicit_adams(f, eps, a, y_a, b, h0)
print(y_b)
```
其中,输入的参数分别为:
- `f`:函数 $f(x,y)$,这里自变量只有 $x$,因此函数输入为 `(x, y)`。
- `eps`:精度要求。
- `a`:区间起点。
- `y_a`:在 $x=a$ 处的函数值。
- `b`:区间终点。
- `h0`:初始步长。
输出为求得的 $y(b)$ 的值。
注意,这里为了简化代码,使用了 Python 中的 lambda 表达式来定义函数 $f(x,y)$。如果需要更复杂的函数,可以改为普通函数定义方式。另外,牛顿迭代法求解时,需要注意初始值的选择,如果初始值选择不合适,可能会导致迭代失败。