(有源代码)数值分析作业,本文主要包括两个部分,第一部分是常微分方程(ODE)的三个实验题,第二部分是有关的拓展讨论,包括高阶常微分的求解和边值问题的求解(BVP).文中的算法和算例都是基于Matlab计算的.ODE问题从刚性(STIFFNESS)来看分为非刚性的问题和刚性的问题,刚性问题(如大系数的VDP方程)用通常的方法如ODE45来求解,效率会很低,用ODE15S等,则效率会高多了.而通常的非刚性问题,用ODE45来求解会有很好的效果.从阶次来看可以分为高阶微分方程和一阶常微分方程,高阶的微分方程一般可以化为状态空间(STATE SPACE)的低阶微分方程来求解.从微分方程的性态看来,主要是微分方程式一阶导系数大的时候,步长应该选得响应的小些.或者如果问题的性态不是太好估计的话,用较小的步长是比较好的,此外的话Adams多步法在小步长的时候效率比R-K(RUNGE-KUTTA)方法要好些,而精度也高些,但是稳定区间要小些.从初值和边值来看,也是显著的不同的.此外对于非线性常微分方程还有打靶法,胞映射方法等.而对于微分方程稳定性的研究,则诸如相平面图等也是不可缺少的工具.值得提出的是,除了用ode系类函数外,用simulink等等模块图来求解微分方程也是一种非常不错的方法,甚至是更有优势的方法(在应用的角度来说).
