2階微分方程式をルンゲクッタ法でもとめる

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将誉 千田
将誉 千田 on 2 Jan 2023
Commented: Atsushi Ueno on 2 Jan 2023
ode45などの関数を使用せずにルンゲクッタ法を自分で記述し2階微分方程式を解くプログラムを制作したいです。
d^2x/dt^2=-2*dx/dt-10x
という減衰振動の式を
x=x1
dx/dt=x2
とおいて刻み幅0.2でt=0~3の範囲での値を求めるプログラムです。
d^2x1/dt^2=-2x2-10x1
dx/dt=x2
という連立微分方程式にして
format long
x1=zeros(1,16);
x2=zeros(1,16);
k=zeros(1,4);
h=0.2;
kkk=[0,1/2,1/2,1,0];
a=1; x1(1,1)=1;
while a <= 15
b=1; kk=kkk;
while b <= 4
k(1,b)=-2*(x2(1,a)+kk(1,b));
kk(1,b+1)=kk(1,b+1)*k(1,b);
b=b+1;
end
k(1,2)=2*k(1,2); k(1,3)=2*k(1,3);
ksum=k;
x2(1,a+1)=x2(1,a)+(1/6)*sum(ksum);
b=1; kk=kkk;
while b <= 4
k(1,b)=-2*x2(1,a)-10*(x1(1,a)+kk(1,b));
kk(1,b+1)=kk(1,b+1)*k(1,b);
b=b+1;
end
k(1,2)=2*k(1,2); k(1,3)=2*k(1,3);
ksum=k;
x1(1,a+1)=x1(1,a)+(1/6)*sum(ksum);
a=a+1;
end
t=0:0.2:3;
x=[t;x1;x2];
以上のプログラムをつくりましたがx2が速度のはずなのにずっと0で、x1も収束しません。
ちなみに完全解は
x=(1/3)*exp(-t(1,a))*(sin(3*t(1,a))+3*cos(3*t(1,a)))
  1 Comment
Atsushi Ueno
Atsushi Ueno on 2 Jan 2023
format shortG
とすれば演算した値が表示されます。一つの行列xの中に絶対値の大きい値と小さい値を混在させた為、有効数字を同じ桁に表示する事が出来ていなかったのです。

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