Y=[2.49 3.30 3.68 12.20 27.04 61.10 108.80 170.90 275.50]'
X=[ones(9,1), X]
[b,bint,r,rint,stats]= regress(Y,X)
输出向量b,bint为旅返碧回归系数估计值和它们的置信区间,r,rint为残差及其置信区间,stats是用于检验回归世衡模型的统计量,有三个数值,第一个是R2,其中拆举R是相关系数,第二个是F统计量值,第三个是与统计量F对应的概率P,当P<α时拒绝H0,回归模型成立。
拉格朗日function y=lagrange(x0,y0,x)
n=length(x0)m=length(x)
for i=1:m
z=x(i)
s=0.0
for k=1:n
p=1.0
for j=1:n
if j~=k
p=p*(z-x0(j))/(x0(k)-x0(j))
end
end
s=p*y0(k)+s
end
y(i)=s
end
SOR迭代法的Matlab程序
function [x]=SOR_iterative(A,b)
% 用SOR迭代求解线性方程组,矩阵A是方阵
x0=zeros(1,length(b))% 赋初值
tol=10^(-2)% 给定误差界
N=1000% 给定最大迭代次数
[n,n]=size(A)% 确定矩阵A的阶
w=1% 给定松弛因子
k=1
% 迭代过程
while k=N
x(1)=(b(1)-A(1,2:n)*x0(2:n)')/A(1,1)
for i=2:n
x(i)=(1-w)*x0(i)+w*(b(i)-A(i,1:i-1)*x(1:i-1)'-A(i,i+1:n)*x0(i+1:n)')/A(i,i)
end
if max(abs(x-x0))=tol
fid = fopen('SOR_iter_result.txt', 'wt')
fprintf(fid,'\n********用SOR迭代求解线性方程组的输出结果********\n\n')
fprintf(fid,'迭代次数: %d次\n\n',k)
fprintf(fid,'x的值\n\n')
fprintf(fid, '%12.8f \n', x)
break
end
k=k+1
x0=x
end
if k==N+1
fid = fopen('SOR_iter_result.txt', 'wt')
fprintf(fid,'\n********用SOR迭代求解线性方程组的输出结果********\n\n')
fprintf(fid,'迭代次数: %d次\n\n',k)
fprintf(fid,'超过最大迭代次数,求解失败!')
fclose(fid)
end
Matlab中龙格-库塔(Runge-Kutta)方法原理及实现龙格-库塔(Runge-Kutta)方法是一种在工程上应用广泛的高精度单步算法。由于此算法精度高,采取措施对误差进行抑制,所以其实现原理也较复杂。该算法是构建在数学支持的基础之上的。龙格库塔方法的理论基础来源于泰勒公式和使用斜率近似表达微分,它在积分区间多预计算出几个点的斜率,然后进行加权平均,用做下一点的依据,从而构造出了精度更高的数值积分计算方法。如果预先求两个点的斜率就是二阶龙格库塔法,如果预先取四个点就是四阶龙格库塔法。一阶常微分方程可以写作:y'=f(x,y),使用差分概念。
(Yn+1-Yn)/h= f(Xn,Yn)推出(近似等于,极限为Yn')
Yn+1=Yn+h*f(Xn,Yn)
另外根据微分中值定理,存在0t1,使得
Yn+1=Yn+h*f(Xn+th,Y(Xn+th))
这里K=f(Xn+th,Y(Xn+th))称为平均斜率,龙格库塔方法就是求得K的一种算法。
利用这样的原理,经过复杂的数学推导(过于繁琐省略),可以得出截断误差为O(h^5)的四阶龙格库塔公式:
K1=f(Xn,Yn)
K2=f(Xn+h/2,Yn+(h/2)*K1)
K3=f(Xn+h/2,Yn+(h/2)*K2)
K4=f(Xn+h,Yn+h*K3)
Yn+1=Yn+h*(K1+2K2+2K3+K4)*(1/6)
所以,为了更好更准确地把握时间关系,应自己在理解龙格库塔原理的基础上,编写定步消卖长的龙格库塔函数,经过学习其原理,已经完成了一维的龙格库塔函数。
仔细思考之后,发现其实如果是需要解多个微分方程组,可以想象成多个微分方程并行进行求解,茄桥迟时间,步长都颤李是共同的,首先把预定的初始值给每个微分方程的第一步,然后每走一步,对多个微分方程共同求解。想通之后发现,整个过程其实很直观,只是不停的逼近计算罢了。编写的定步长的龙格库塔计算函数:
function [x,y]=runge_kutta1(ufunc,y0,h,a,b)%参数表顺序依次是微分方程组的函数名称,初始值向量,步长,时间起点,时间终点(参数形式参考了ode45函数)
n=floor((b-a)/h)%求步数
x(1)=a%时间起点
y(:,1)=y0%赋初值,可以是向量,但是要注意维数
for ii=1:n
x(ii+1)=x(ii)+h
k1=ufunc(x(ii),y(:,ii))
k2=ufunc(x(ii)+h/2,y(:,ii)+h*k1/2)
k3=ufunc(x(ii)+h/2,y(:,ii)+h*k2/2)
k4=ufunc(x(ii)+h,y(:,ii)+h*k3)
y(:,ii+1)=y(:,ii)+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6
%按照龙格库塔方法进行数值求解
end
调用的子函数以及其调用语句:
function dy=test_fun(x,y)
dy = zeros(3,1)%初始化列向量
dy(1) = y(2) * y(3)
dy(2) = -y(1) + y(3)
dy(3) = -0.51 * y(1) * y(2)
对该微分方程组用ode45和自编的龙格库塔函数进行比较,调用如下:
[T,F] = ode45(@test_fun,[0 15],[1 1 3])
subplot(121)
plot(T,F)%Matlab自带的ode45函数效果
title('ode45函数效果')
[T1,F1]=runge_kutta1(@test_fun,[1 1 3],0.25,0,15)%测试时改变test_fun的函数维数,别忘记改变初始值的维数
subplot(122)
plot(T1,F1)%自编的龙格库塔函数效果
title('自编的 龙格库塔函数')
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