ODE 数值方法比较 返回 EN · ZH
Numerical Methods

常微分方程数值方法比较

并排比较 Euler 法、Heun 法(RK2)和 RK4。实时调节步长 h,直观观察与精确解之间的全局误差变化。

参数设置
方程类型
衰减系数 k 1.00
初始值 y₀ 1.00
步长 h 0.10
范围:0.001 至 1.0(对数刻度)
时间范围 T 10.0

精度阶数

全局误差(Global Error):

Euler: $\mathcal{O}(h)$  |  RK2: $\mathcal{O}(h^2)$  |  RK4: $\mathcal{O}(h^4)$

Euler 最大误差
RK2 最大误差
RK4 最大误差
计算步数
全局误差 |y_num − y_exact| vs t

数值方法公式

Euler 法(一阶精度):

$$y_{n+1} = y_n + h\,f(t_n,\,y_n)$$

Heun 法 / RK2(二阶精度):

$$k_1 = f(t_n,y_n),\quad k_2 = f(t_n+h,\,y_n+hk_1)$$ $$y_{n+1} = y_n + \tfrac{h}{2}(k_1+k_2)$$

四阶 Runge-Kutta(RK4)

$$k_1=f(t_n,y_n),\; k_2=f\!\left(t_n+\tfrac{h}{2},y_n+\tfrac{h}{2}k_1\right)$$ $$k_3=f\!\left(t_n+\tfrac{h}{2},y_n+\tfrac{h}{2}k_2\right),\; k_4=f(t_n+h,y_n+hk_3)$$ $$y_{n+1}=y_n+\tfrac{h}{6}(k_1+2k_2+2k_3+k_4)$$
CAE 关联:有限元动力分析中的时间积分格式(Newmark-β 法、中心差分法等)本质上是 ODE 数值方法的直接应用。LS-DYNA 显式求解器需满足临界步长 Δt < 2/ωmax。RK4 被 ABAQUS 等隐式求解器用作参考算法。