可是你这个代码运用的Gauss-Seidel求解结果函数值为负数,真实值为正数

时间: 2024-04-15 21:31:52 浏览: 97
非常抱歉,之前的回答中存在错误。在构建差分方程组时,我们需要根据边界条件的具体形式进行调整。对于本问题,边界条件为 u(0, y) = sin(πy)、u(2, y) = e^2sin(πy)、u(x, 0) = 0 和 u(x, 1) = 0。因此,在构建差分方程组时,我们需要将边界条件考虑进去。 以下是经过修正的代码,使用 Gauss-Seidel 迭代法求解差分方程,并进行三维坐标曲面图的可视化: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D def solve_by_gauss_seidel(m1, m2): hx = 2 / m1 hy = 1 / m2 N = (m1 + 1) * (m2 + 1) u = np.zeros(N) # 构建线性方程组系数矩阵和右侧向量 A = np.zeros((N, N)) b = np.zeros(N) for i in range(1, m1): for j in range(1, m2): k = i * (m2 + 1) + j A[k, k] = -2 / hx**2 - 2 / hy**2 A[k, k-1] = 1 / hx**2 A[k, k+1] = 1 / hx**2 A[k, k-(m2+1)] = 1 / hy**2 A[k, k+(m2+1)] = 1 / hy**2 b[k] = (np.pi**2 - 1) * np.exp(i * hx) * np.sin(np.pi * j * hy) # 处理边界条件 for j in range(m2 + 1): k = j A[k, k] = 1 b[k] = np.sin(np.pi * j * hy) k = m1 * (m2 + 1) + j A[k, k] = 1 b[k] = np.exp(2) * np.sin(np.pi * j * hy) for i in range(m1 + 1): k = i * (m2 + 1) A[k, k] = 1 b[k] = 0 k = i * (m2 + 1) + m2 A[k, k] = 1 b[k] = 0 # 迭代求解线性方程组 max_iter = 1000 # 最大迭代次数 tol = 0.5e-10 # 收敛精度 for iter in range(max_iter): u_new = u.copy() for i in range(1, m1): for j in range(1, m2): k = i * (m2 + 1) + j u_new[k] = (b[k] - (A[k, :k] @ u_new[:k] + A[k, k+1:] @ u[k+1:])) / A[k, k] if np.linalg.norm(u_new - u, ord=np.inf) < tol: break u = u_new return u.reshape((m1+1, m2+1)) # 设置网格参数 m1 = 10 # x方向网格点数 m2 = 10 # y方向网格点数 # 使用Gauss-Seidel迭代法求解差分方程组 u_gauss_seidel = solve_by_gauss_seidel(m1, m2) # 绘制三维曲面图 x = np.linspace(0, 2, m1+1) y = np.linspace(0, 1, m2+1) X, Y = np.meshgrid(x, y) fig = plt.figure(figsize=(6, 4)) ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') ax.plot_surface(X, Y, u_gauss_seidel, cmap='hot') ax.set_xlabel('x') ax.set_ylabel('y') ax.set_zlabel('u(x, y)') ax.set_title('Numerical Solution by Gauss-Seidel') plt.show() ``` 使用上述修正后的代码,我们可以得到使用 Gauss-Seidel 迭代法求解差分方程的数值解,并将其可视化为三维坐标曲面图。希望这次的代码能正确地绘制出你所期望的结果。如果还有其他问题,请随时提问!
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