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1歐拉法求微分方程方法說明歐拉(Euler)法是解常微分方程初值問題最簡單的數(shù)值方法,其詳細(xì)做法是,將區(qū)間[a,b]進(jìn)行N平分:,步長.并將式寫成等價(jià)的積分形式()再對式右端積分用矩形公式計(jì)算,則有,在式右端取,舍去余項(xiàng)。則得,作為的近似值。在式右端取,舍去余項(xiàng),則得作為的近似值.一般地,在式右端棄取去余項(xiàng),則得作為的近似值.式為歐拉法計(jì)算公式.我們知道微分方程的解是平面上的一族積分曲線,這族曲線中過點(diǎn)的積分曲線就是初值問題式的解.歐拉法的幾何意義是,過點(diǎn)引斜率為的積分曲線的切線,此切線與直線的交點(diǎn)為,再過點(diǎn)引認(rèn)為斜率的切線與直線的交點(diǎn)為,依此類推,從出發(fā),作以為斜率的切線,此切線與直線交點(diǎn)為.于是便獲得過點(diǎn)的一條折線,見圖.過的積分曲線則用此折線來取代.因此,這類方法亦稱折線法.圖例:用歐拉法求微分方程=-2x==區(qū)間為[]y'y,y(0)1,h0,1y歐拉法流程圖以下:開始讀入計(jì)算n=1x0+h=>x1y0+h*f(x0,y0)=>y1輸出x1,y1n=N結(jié)束歐拉法程序以下:clear;clc;x1=0;x2=1;h=;
n=1+nx1=>x0x0=0;y0=1;N=(x2-x1)/h;%要計(jì)算的次數(shù)x(1)=x0;y(1)=y0;forn=1:Nx(n+1)=x(n)+h;y(n+1)=y(n)+h*(y(n)-2*x(n)/y(n));endX=xY=y改良?xì)W拉法求微分方程方法說明因?yàn)闅W拉法采納矩形公式計(jì)算積分產(chǎn)生較大截?cái)嗥睿牧細(xì)W拉法(又稱改良折線法)是采納梯形公式來計(jì)算式右端積分,則有()在式右端取,舍去余項(xiàng),則得將作為的近似值.在式右端再取,舍去余項(xiàng),則得將作為的近似值.一般地,在式右端取,舍去余項(xiàng).則得將作為的近似值.式為改良?xì)W拉法計(jì)算公式.流程圖以下:例:用改良?xì)W拉法求微分方程y'=y-2x,y(0)=1,h=0.1,[]區(qū)間為y改良?xì)W拉法程序以下:clear;clc;x1=0;x2=1;h=;x0=0;y0=1;p(1)=0;N=(x2-x1)/h;x(1)=x0;y(1)=y0;forn=1:Nx(n+1)=x(n)+h;y(n+1)=y(n)+h*(y(n)-2*x(n)/y(n));p(n+1)=y(n)+h*(y(n+1)-2*x(n)/y(n+1));y(n+1)=(y(n+1)+p(n+1))/2;endX=xY=y斐波那契法求極值方法說明斐波那契法原理近似于黃金切割法,不過搜尋區(qū)間的縮短率不再采納黃金切割數(shù)。以下圖,只需在[a,b]內(nèi)取兩點(diǎn)x1,x2,并計(jì)算出f(x1),f(x2),經(jīng)過比較,可將區(qū)間[a,b]縮短為[a,x2]或[x1,b]。因?yàn)樾碌膮^(qū)間內(nèi)包括一個(gè)已經(jīng)計(jì)算過函數(shù)值的點(diǎn),因此再從此中取一個(gè)試點(diǎn),又可將這個(gè)新區(qū)間再縮短一次,不停地重復(fù)這個(gè)過程,直至最后的區(qū)間長度縮短到知足早先給定的精準(zhǔn)度為止。圖此刻的問題是,如何選用試點(diǎn),在保證相同精準(zhǔn)度的狀況下使得計(jì)算f(x)函數(shù)值的次數(shù)最少在計(jì)算函數(shù)值的次數(shù)必定的狀況下,最先區(qū)間與最后區(qū)間的長度之比可作為取點(diǎn)方式好壞的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算n次函數(shù)值,如何取點(diǎn)使最后區(qū)間最小或許最后區(qū)間長度為1,計(jì)算n次函數(shù)值,初始區(qū)間最多為多長為此,引入Fibo
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