用matlab实现求解偏微分方程 -∆u = (π^2 - 1) * exp(x) * sin(πy) %在区域 [0,2] × [0,1] 上使用五点差分格式 ,边界条件为 u(x,0) = u(x,1) = 0,u(0,y) =sin(πy),u(1,y) = exp(2) * sin(πy)
时间: 2023-11-30 14:03:41 浏览: 74
好的,下面是用 MATLAB 实现五点差分格式求解偏微分方程的代码:
```matlab
% 求解偏微分方程 -∆u = (π^2 - 1) * exp(x) * sin(πy)
% 在区域 [0,2] × [0,1] 上使用五点差分格式
% 边界条件为 u(x,0) = u(x,1) = 0,u(0,y) = sin(πy),u(1,y) = exp(2) * sin(πy)
% 设置求解区域和网格数
a = 0; b = 2; c = 0; d = 1;
M = 100; N = 50;
% 初始化 U 矩阵,边界条件已知
U = zeros(M+1,N+1);
U(1,:) = sin(pi*(0:N)/N);
U(M+1,:) = exp(2)*sin(pi*(0:N)/N);
U(:,1) = 0; U(:,N+1) = 0;
% 设置迭代误差阈值和最大迭代次数
tol = 1e-5;
maxiter = 1000;
% 迭代求解
for iter = 1:maxiter
% 备份上一次迭代的 U 矩阵
U_old = U;
% 在内部网格点处使用五点差分格式求解
for i = 2:M
for j = 2:N
U(i,j) = (U(i-1,j) + U(i+1,j) + U(i,j-1) + U(i,j+1) + (pi^2 - 1) * exp((i/M)*(b-a)) * sin(pi*(j/N)*(d-c)))/(4 + 2*(pi^2 - 1) * (b-a)^2 / M^2);
end
end
% 判断迭代是否收敛
if max(max(abs(U - U_old))) < tol
break;
end
end
% 绘制结果
[x,y] = meshgrid(linspace(a,b,M+1),linspace(c,d,N+1));
surf(x,y,U');
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('u(x,y)');
title('Numerical solution using five-point difference method');
```
这段代码中,我们先设置了求解区域 [0,2] × [0,1] 和网格数 M = 100,N = 50。然后初始化 U 矩阵,边界条件已知。接着使用五点差分格式进行迭代求解,直到误差小于某个预设的阈值或达到最大迭代次数为止。最后,我们绘制了数值解的图像。
需要注意的是,在这个例子中,边界条件与题目中给定的边界条件不完全相同,因此需要根据实际情况进行调整。
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