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龙格-库塔法(Runge-Kutta)matlab代码及含义
龙格-库塔法(Runge-Kutta)
数值分析中,龙格-库塔法(Runge-Kutta)是用于模拟常微分方程的解的重要的一类隐式或显式迭代法。这些技术由数学家卡尔·龙格和马丁·威尔海姆·库塔于1900年左右发明。
经典四阶龙格库塔法
”或者就是龙格库塔法的家族中的一个成员如此常用,以至于经常被称为“RK4RK4”
“龙格库塔法”。
令初值问题表述如下。
则,对于该问题的RK4由如下方程给出:
其中
这样,下一个值(yn+1)由现在的值(yn)加上时间间隔(h)和一个估算的斜率的乘积决定。该斜率是以下斜率的加权平均:
k1是时间段开始时的斜率;
k2是时间段中点的斜率,通过欧拉法采用斜率k1来决定y在点tn+h/2的值;k3也是中点的斜率,但是这次采用斜率k2决定y值;
k4是时间段终点的斜率,其y值用k3决定。
当四个斜率取平均时,中点的斜率有更大的权值:
RK4法是四阶方法,也就是说每步的误差是h5阶,而总积累误差为h4阶。注意上述公式对于标量或者向量函数(y可以是向量)都适用。
显式龙格库塔法
显示龙格-库塔法是上述RK4法的一个推广。它由下式给出
其中
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