学习日记11--常微分方程数值解法

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常微分方程数值解法——龙格库塔法(RK法)

  • RK法的K的个数就是其精度的阶数,常用的有四阶RK法
        y(i+1) = y(i)+h*(K1+2*K2+2*K3+K4)/6
        K1=f(x(i),y(i))
        K2=f(x(i)+h/2,y(i)+h*K1/2)
        K3=f(x(i)+h/2,y(i)+h*K2/2)

        K4=f(x(i)+h,y(i)+h*K3)

  • 精度阶数:若某方法局部截断误差满足

        T(n+1)=y(x+h)-y(x)-hφ(x,y,h)=O(h^(p+1)),

        则称该方法具有p阶精度。

        其中, φ(x,y,h)为增量函数。

  • 局部截断误差和整体截断误差

        y(x(n+1))-y(n+1)=y(x(n+1))-[y(n)+hφ(x(n),y(n),h)]

                                   =y(x(n+1))-y(x(n))-hφ(x(n),y(n),h)=T(n+1)

        上式为局部截断误差。

        e(n)=y(x(n))-y(n)

        上式就是整体截断误差。其中,y(x(n)) 为精确解, y(n) 为数值解(近似解)。

        注:对于整体截断误差,若某方法具有p阶精度,则e(n)=y(x(n))-y(n)=O(h^p),与局部截断误差是不同的。也就是说每个

              局部的误差为p+1阶,整体的误差为p阶。

  • 一阶方程组的RK法
  • 化高阶方程为一阶方程组的RK法

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