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初值问题的MATLAB数值解

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据常微分方程理论,一阶常微分方程初值问题:若式中f(x,y)对y满足Lipschitz条件,即存在常数L>0,使得对y1,y2∈R,有则初值问题的解存在且唯一。上述初值问题的微分方程大致分为两类:刚性方程与非刚性方程。另外,MATLAB工具箱也提供了解刚性常微分问题的几个功能函数,如ode15s、ode23s、ode23t、ode23tb。

初值问题的MATLAB数值解

微分方程是研究函数变化规律的有力工具,在科技、工程、经济管理以及生态、环境、人口、交通等各个领域有着广泛的应用,本章前面已经介绍了一些常微分方程模型。关于常微分方程的知识,从高等数学的学习中大家可能已经知道,许多常微分方程(组)是很难给出数值解或根本没有数值解的,因此,要用微分方程解决实际问题,数值方法是一种十分重要的手段。根据常微分方程理论,一阶常微分方程初值问题:

若式(4.26)中f(x,y)对y满足Lipschitz条件,即存在常数L>0,使得对∀y1,y2∈R,有

则初值问题(4.26)的解存在且唯一。一般地,若满足一定的条件,我们可以将常微分方程初值问题唯一解推广到二阶、三阶乃至n阶。上述初值问题的微分方程大致分为两类:刚性方程与非刚性方程。(www.xing528.com)

MATLAB工具箱提供了解决以上初值问题的微分方程的几条功能函数,如ode45,ode23,ode112,其中,ode45采用四五阶龙格库塔方法(以下简称RK方法),是解非刚性常微分方程的首选方法;ode23采用二三阶RK方法;ode113采用多步法,效率一般比ode45高。另外,MATLAB工具箱也提供了解刚性常微分问题的几个功能函数,如ode15s、ode23s、ode23t、ode23tb。

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