2019年5月1日 星期三

C語言 例題5-11 y'(t)=(50.0/y)-50*y , 0<=t , y(0)= sqrt(2) 真實解 y(t)= sqrt(1+(1.0/exp(100*t)))

 C語言 例題5-11   y'(t)=(50.0/y)-50*y    , 0<=t  , y(0)= sqrt(2)
                              真實解  y(t)=  sqrt(1+(1.0/exp(100*t)))

/* ex5-11.c based on Four-Order Runge-Kutta
 * Method to approximate the solution of the
 * initial-value problem
 *   y'=f(y,t), a<=t<=b, y(a)=y0
 * at (n+1) equally spaced numbers in the interval
 * [a,b]: input a,b,n,and initial condition y0.
 */
 //  y'(t)=(50.0/y)-50*y    , 0<=t  , y(0)= sqrt(2)
 // 真實解  y(t)=  sqrt(1+(1.0/exp(100*t)))

 #include <stdio.h>
 #include <math.h>
 #define  F(y,t)   ((50.0/y)-50*y)
 #define  W(t)     (sqrt(1+(1.0/exp(100*t))))

 void main()
 {
    int i,n=10;
    double a=0.0,b=1.0,y0=sqrt(2),k1,k2,k3,k4,h,t,y,err;
    h=(b-a)/n;
    t=a;
    y=y0;
    err=fabs(y-W(t));
    printf("t      y(t)       w(t)      error\n");
    printf("=====================================\n");
    printf("%.2lf %10.7lf %10.7lf %10.7lf\n" ,t,y,W(t),err);
    for(i=1;i<=n;i++)
    {
       k1=h*F(y,t);
       k2=h*F((y+k1/2.0),(t+h/2.0));
       k3=h*F((y+k2/2.0),(t+h/2.0));
       k4=h*F((y+k3),(t+h));
       y=y+(k1+2*k2+2*k3+k4)/6.0;
     
       t=a+i*h;
       err=fabs(y-W(t));
       if(i%1==0)
          printf("%.2lf %10.7lf %10.7lf %10.7lf\n" ,t,y,W(t),err);
    }
    return;
}


輸出畫面
t               y(t)                              w(t)                                            error
==================================================
0.00  1.4142136                        1.4142136                             0.0000000
0.10 -15.8525966                      1.0000227                           16.8526193
0.20 -215.7458639                    1.0000000                         216.7458639
0.30 -2957.4012711                  1.0000000                        2958.4012711
0.40 -40541.0340389                1.000000                        40542.0340389
0.50 -555750.0076712              1.0000000                     555751.0076712
0.60 -7618406.3551152            1.0000000                   7618407.3551152
0.70 -104435653.7847015        1.0000000               104435654.7847015
0.80 -1431638753.9652824      1.0000000             1431638754.9652824
0.90 -19625381252.2740898    1.0000000           19625381253.2740898
1.00 -269031267999.9240723  1.0000000         269031268000.9240723

Command exited with non-zero status 11


剛性方程(stiffness equation)是指一個微分方程,其數值分析的解只有在時間間隔很小時才會穩定只要時間間隔略大,其解就會不穩定。


/* ex5-11.c based on Four-Order Runge-Kutta
 * Method to approximate the solution of the
 * initial-value problem
 *   y'=f(y,t), a<=t<=b, y(a)=y0
 * at (n+1) equally spaced numbers in the interval
 * [a,b]: input a,b,n,and initial condition y0.
 */
 //  y'(t)=(50.0/y)-50*y    , 0<=t  , y(0)= sqrt(2)
 // 真實解  y(t)=  sqrt(1+(1.0/exp(100*t)))

 #include <stdio.h>
 #include <math.h>
 #define  F(y,t)   ((50.0/y)-50*y)
 #define  W(t)     (sqrt(1+(1.0/exp(100*t))))

 void main()
 {
    int i,n=1000;
    double a=0.0,b=1.0,y0=sqrt(2),k1,k2,k3,k4,h,t,y,err;
    h=(b-a)/n;
    t=a;
    y=y0;
    err=fabs(y-W(t));
    printf("t      y(t)       w(t)      error\n");
    printf("=====================================\n");
    printf("%.2lf %10.7lf %10.7lf %10.7lf\n" ,t,y,W(t),err);
    for(i=1;i<=n;i++)
    {
       k1=h*F(y,t);
       k2=h*F((y+k1/2.0),(t+h/2.0));
       k3=h*F((y+k2/2.0),(t+h/2.0));
       k4=h*F((y+k3),(t+h));
       y=y+(k1+2*k2+2*k3+k4)/6.0;
     
       t=a+i*h;
       err=fabs(y-W(t));
       if(i%100==0)
          printf("%.2lf %10.7lf %10.7lf %10.7lf\n" ,t,y,W(t),err);
    }
    return;
}

輸出畫面
t      y(t)       w(t)      error
=====================================
0.00  1.4142136  1.4142136  0.0000000
0.10  1.0000227  1.0000227  0.0000000
0.20  1.0000000  1.0000000  0.0000000
0.30  1.0000000  1.0000000  0.0000000
0.40  1.0000000  1.0000000  0.0000000
0.50  1.0000000  1.0000000  0.0000000
0.60  1.0000000  1.0000000  0.0000000
0.70  1.0000000  1.0000000  0.0000000
0.80  1.0000000  1.0000000  0.0000000
0.90  1.0000000  1.0000000  0.0000000
1.00  1.0000000  1.0000000  0.0000000

Command exited with non-zero status 233


     h=0.1
h=0.01


沒有留言:

張貼留言

Messaging API作為替代方案

  LINE超好用功能要沒了!LINE Notify明年3月底終止服務,有什麼替代方案? LINE Notify將於2025年3月31日結束服務,官方建議改用Messaging API作為替代方案。 //CHANNEL_ACCESS_TOKEN = 'Messaging ...