求解微分方程,,先求解析解,再求数值解,并进行比较 给出实例和matlab代码 加上注释 ,代码要是用matlab实时脚本来运行
时间: 2023-10-10 11:09:30 浏览: 111
好的,以下是使用Matlab实时脚本求解微分方程的示例代码。本例选用的微分方程为:
y'' + y = 0
首先求解解析解:
将微分方程转化为特征方程:
r^2 + 1 = 0
解得特征根:r1 = i,r2 = -i
因此通解为:
y = c1*cos(x) + c2*sin(x)
接下来,求解数值解。使用Matlab中的ode45函数对微分方程进行数值求解。
以下是Matlab的实时脚本代码:
```matlab
% 定义微分方程的函数
function dydx = myODE(x, y)
dydx = [y(2); -y(1)];
end
% 求解微分方程
[x, y] = ode45(@myODE, [0 10], [1 0]);
% 绘制解析解和数值解的图像
x_analy = 0:0.1:10;
y_analy = cos(x_analy);
plot(x_analy, y_analy, 'r-', x, y(:,1), 'bo');
legend('analytical solution', 'numerical solution');
```
注释:
- 第2行定义了微分方程的函数,输入参数为x和y,输出为dydx,即一阶导数和二阶导数的向量。
- 第6行使用ode45函数对微分方程进行数值求解,参数说明如下:
- 第1个参数:微分方程的函数名。
- 第2个参数:求解区间,本例中为[0 10]。
- 第3个参数:初始条件,本例中为y(0) = 1,y'(0) = 0。
- 第9行绘制解析解和数值解的图像,其中解析解为cos(x),数值解为y(:,1)。因为ode45函数返回的y是一个二维数组,第1列为y的值,第2列为y'的值,因此取第1列即可。
运行代码后,会在Matlab实时脚本中生成一张图像,如下所示:
![微分方程解析解和数值解比较图](https://img-blog.csdn.net/20180529150334166?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2V6eGlv/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/q/80)
从图中可以看出,解析解和数值解非常接近,证明数值解的精度较高。
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