1、利用dsolve命令求解下列微分方程的通解,並用命令******化簡。
(1)a=dsolve('d3y=x*exp(x)','x')
******(a)
(2)b=dsolve('d3y+3*d2y+3*dy+y=exp(x)','x')
******(b)
2、利用dsolve命令求解下列微分方程的特解,並用命令ezplot在指定區間內畫出積分曲線。
(1)syms x;
a=dsolve('(1-x^2)*d2y-x*dy=0','y(0)=0','dy(0)=1','x')
ezplot(a,[-1,1])
(2)syms x;
b=dsolve('d2y-10*dy+9*y=exp(2*x)','y(0)=6/7','dy(0)=33/7','x')
ezplot(b,[-5,0.25])
3、求微分方程的解析解和其在上的數值解,計算它們之間的誤差(用trapz函式計算數值積分),分別用不同的線型和顏色將解析解和數值解繪製在一張圖上。計算數值解時,要求步長為0.01。
提示:求解析解的數值結果時利用subs命令。
trapz函式示例:計算
x = 0:0.01:pi;
y = sin(x);
i = trapz(x,y)
%function head
function dy = eqn3(x,y)
dy = y-2.*x./y;
%function end
syms x;
y = dsolve('dy = y-2*x/y','y(0)=1','x');
[xx, yy] = ode23('eqn3', [0:0.01:1], 1);
y2 = subs(y,x,xx);
plot(xx, yy, 'r-', xx, y2, 'bo');
err = trapz(xx, abs(yy - y2))
4、求微分方程組
在初始條件下的特解(解析解),並利用ezplot命令畫出解函式的圖形.
>> [x,y]=dsolve('dx+x+y=0','dy+x-y=0','x(0)=1','y(0)=0')
>> ezplot(x,y)
5. 分別用 ode23、ode45 求上述第 4 題中的微分方程初值問題的數值解,求解區間為,利用畫圖和誤差分析(用trapz函式計算數值積分)來比較兩種求解器之間的差異。
提示:求解析解的數值結果時利用subs命令。
%function head
function dy = eqn5(t, y)
dy = [-y(1)-y(2); -y(1)+y(2)];
%function end
[x,y]=dsolve('dx+x+y=0','dy+x-y=0','x(0)=1','y(0)=0');
syms t;
xx = subs(x, t, 0:0.01:2);
yy = subs(y, t, 0:0.01:2);
[tt1, yy1] = ode23('eqn5', [0:0.01:2], [1 0]);
[tt2, yy2] = ode45('eqn5', [0:0.01:2], [1 0]);
plot(xx, yy, 'r-',yy1(:,1),yy1(:,2), 'go',yy2(:,1), yy2(:,2), 'bd');
err1(1) = trapz(0:0.01:2, abs(xx' - yy1(:,1)));
err1(2) = trapz(0:0.01:2, abs(yy' - yy1(:,2)));
err2(1) = trapz(0:0.01:2, abs(xx' - yy2(:,1)));
err2(2) = trapz(0:0.01:2, abs(yy' - yy2(:,2)));
err1, err2
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