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会计学微分方程(wēifēnfānɡchénɡ)(组)的解析解例8.5.1求解(qiújiě)一阶微分方程dy/dx=1+y2。例8.5.2求解下列(xiàliè)微分方程的通解及y(0)=0和y(0)=15条件下的特解例8.5.3求解(qiújiě)下列微分方程组求通解(tōngjiě)方式一输入:[x,y,z]=dsolve('Dx=2*x-3*y+3*z','Dy=4*x-5*y+3*z','Dz=4*x-4*y+2*z','t');输出:x=C2*exp(-t)+C3*exp(2*t)y=C2*exp(-t)+C3*exp(2*t)+exp(-2*t)*C1z=C3*exp(2*t)+exp(-2*t)*C1方式(fāngshì)二输入:[x,y,z]=dsolve('Dx=2*x-3*y+3*z','Dy=4*x-5*y+3*z','Dz=4*x-4*y+2*z','t');x=simple(x)%将x化简y=simple(y)z=simple(z)输出:x=C2/exp(t)+C3*exp(t)^2y=C2*exp(-t)+C3*exp(2*t)+exp(-2*t)*C1z=C3*exp(2*t)+exp(-2*t)*C1求特解输入(shūrù):[x,y,z]=dsolve('Dx=2*x-3*y+3*z','Dy=4*x-5*y+3*z','Dz=4*x-4*y+2*z','x(0)=0','y(0)=1','z(0)=2','t');x=simple(x)%将x化简y=simple(y)z=simple(z)输出:x=exp(2*t)-exp(-t)y=exp(2*t)-exp(-t)+exp(-2*t)z=exp(2*t)+exp(-2*t)微分方程(wēifēnfānɡchénɡ)(组)的数值解需要特别(tèbié)注意的是:①solver可以取以上五个函数之一,不同的函数代表不同的内部算法:ode23运用组合的2/3阶龙格—库塔—费尔贝算法,ode45运用组合的4/5阶龙格—库塔—费尔贝算法。通常使用函数ode45;②f是由待解方程写成的m文件的文件名;③ts=[t0,tf],t0、tf为自变量的初值和终值;④x0为函数的初值;⑤options用于设定误差限(可以缺省,缺省时设定为相对误差103,绝对误差(juéduìwùchà)106),程序为options=odeset(‘reltol’,rt,‘abstol’,at)其中rt和at分别为设定的相对误差和绝对误差(juéduìwùchà);⑥在解n个未知函数的方程组时,x0、x均为n维向量,m文件中待解方程组应以x的分量形式写成;⑦使用Matlab软件求数值解时,高阶微分方程必须等价地变换成一阶微分方程组。/例8.5.4求解下列(xiàliè)微分方程(1)建立m文件vdp1000.m如下:functiondy=vdp1000(t,y)dy=zeros(2,1);dy(1)=y(2);dy(2)=1000*(1-y(1)^2)*y(2)-y(1);(2)取t0=0,tf=3000,输入命令:[T,Y]=ode15s('vdp1000',[03000],[20]);plot(T,Y(:,1),'-')运行程序(chéngxù),得到如图的结果。/例8.5.5求解下列(xiàliè)微分方程组(1)建立m文件rigid.m如下:functiondy=rigid(t,y)dy=zeros(3,1);dy(1)=y(2)*y(3);dy(2)=-y(1)*y(3);dy(3)=-0.51*y(1)*y(2);(2)取t0=0,tf=12,输入(shūrù)命令:[T,Y]=ode45('rigid',[012],[011]);plot(T,Y(:,1),'-',T,Y(:,2),'*',T,Y(:,3),'+')运行(yùnxíng)程序,得到如图的结果。图中,y1的图形为实线,y2的图形为“*”线,y3的图形为“+”线。例8.5.6导弹追踪问题设位于坐标原点的甲舰向位于x轴上点A(1,0)处的乙舰发射导弹,导弹头始终对准乙舰。如果乙舰以最大的速度v0(是常数(chángshù))沿平行于y轴的直线行驶,导弹的速度是5v0,求导弹运行的曲线方程。又乙舰行驶多远时,导弹将它击中?解:如图所示,假设导弹在t时刻(shíkè)的位置为P(x(t),y(t)),乙舰位于Q(1,v0t)。由于导弹头始终对准乙舰,故此时直线PQ就是导弹的轨迹曲线弧OP在点P处的切线,于是(yúshì)有消去t,得到导弹追踪模型(móxíng)如下:解法一解析解利用微分方程初值问题