Originaldatei zum Herunterladen (SVG-Datei, Basisgröße: 720 × 450 Pixel, Dateigröße: 54 KB)

Dieses Medium wird direkt von Wikimedia Commons aus eingebunden. Quellenangaben und Lizenzbedingungen befinden sich auf der unten zusätzlich eingeblendeten Commons-Beschreibungsseite.

Zur Commons-Seite

Beschreibung

Beschreibung
Deutsch: Runge-Kutta Methoden für die Differentialgleichung y'=sin(t)^2*y
English: Runge–Kutta, Heun and Euler methods for the differential equation y'=sin(t)^2*y
Datum
Quelle
Urheber

Svchb


Dieses Bild wurde digital nachbearbeitet. Folgende Änderungen wurden vorgenommen: converted into svg. Das Originalbild kann hier eingesehen werden: RK Verfahren.png. Bearbeitet von Tobi.

 
Dieses W3C-unbestimmte Chart wurde mit R erstellt.

R Code

# differential equation y'=sin(t)^2 * y
dy <- function(t, y) sin(t)^2 * y

# exact solution 
exact <- function(t) 2 * exp(0.5*(t - sin(t)*cos(t)))

# euler's method
euler <- function(t, y, h, fun) {
  y1 <- y + h*fun(t, y)
  return(c(t + h, y1))
}

# heun's method
heun <- function(t, y, h, fun) {
  yp <- y + h*fun(t, y)
  y1 <- y + 0.5*h * (fun(t, y) + fun(t+h, yp))
  return(c(t + h, y1))
}

# classical Runge–Kutta method
runge <- function(t, y, h, fun) {
  y0 <- fun(t, y)
  ya <- fun(t+h/2, y + h/2*y0)
  yb <- fun(t+h/2, y + h/2*ya)
  yc <- fun(t+h, y + h*yb)
  
  y1 <- y + h/6*(y0 + 2*(ya+yb) + yc)
  return(c(t + h, y1))
}

# step size = 0.5, last value = 5
h <- 0.5
niter <- 5/h
run <- eul2 <- eul <- heu <- data.frame(t=0, y=exact(0))

for(i in seq_len(niter)+1) {
  eul[i, ] <- euler(t=eul$t[i-1], y=eul$y[i-1], h=h, fun=dy)
  heu[i, ] <- heun (t=heu$t[i-1], y=heu$y[i-1], h=h, fun=dy)
  run[i, ] <- runge(t=run$t[i-1], y=run$y[i-1], h=h, fun=dy)
}

# euler's method with reduced step size
h <- 0.25
niter <- 5/h
for(i in seq_len(niter)+1) {
  eul2[i, ] <- euler(t=eul2$t[i-1], y=eul2$y[i-1], h=h, fun=dy)
}

# evaluating exact solution at 
t <- seq(0, 5, 0.1)

# concatenating the methods into a data.frame
odesolve <- rbind(data.frame(t=t, y=exact(t), method="Exact Solution"),
                  data.frame(run,  method="Runge-Kutta method"),
                  data.frame(heu,  method="Heun's method"),
                  data.frame(eul2, method="Euler's method (reduced step size)"),
                  data.frame(eul,  method="Euler's method"))

# translating into german
odesolve$method <- factor(odesolve$method, 
                          levels=c("Exact Solution", "Runge-Kutta method", 
                                   "Heun's method", 
                                   "Euler's method (reduced step size)", 
                                   "Euler's method"),
                          labels=c("Exakte Lösung", "Klassisches Runge-Kutta", 
                                   "Heun", "Euler (halbe Schrittweite)", 
                                   "Euler"))

library(ggplot2)
p <- ggplot(odesolve, aes(x=t, y=y, col=method)) +   geom_line() + 
  geom_point(data=subset(odesolve, as.numeric(method)!=1)) +
  scale_color_discrete("") + 
  theme_bw() + theme(legend.position=c(0.02, 1), legend.justification=c(0, 1))

ggsave("runge-kutta.svg", width=8, height=6, plot=p)

Lizenz

Ich, der Urheber dieses Werkes, veröffentliche es unter der folgenden Lizenz:
w:de:Creative Commons
Namensnennung Weitergabe unter gleichen Bedingungen
Dieses Werk darf von dir
  • verbreitet werden – vervielfältigt, verbreitet und öffentlich zugänglich gemacht werden
  • neu zusammengestellt werden – abgewandelt und bearbeitet werden
Zu den folgenden Bedingungen:
  • Namensnennung – Du musst angemessene Urheber- und Rechteangaben machen, einen Link zur Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Diese Angaben dürfen in jeder angemessenen Art und Weise gemacht werden, allerdings nicht so, dass der Eindruck entsteht, der Lizenzgeber unterstütze gerade dich oder deine Nutzung besonders.
  • Weitergabe unter gleichen Bedingungen – Wenn du das Material wiedermischst, transformierst oder darauf aufbaust, musst du deine Beiträge unter der gleichen oder einer kompatiblen Lizenz wie das Original verbreiten.

Kurzbeschreibungen

Ergänze eine einzeilige Erklärung, was diese Datei darstellt.

In dieser Datei abgebildete Objekte

Motiv

image/svg+xml

Dateiversionen

Klicke auf einen Zeitpunkt, um diese Version zu laden.

Version vomVorschaubildMaßeBenutzerKommentar
aktuell14:37, 11. Mai 2014Vorschaubild der Version vom 14:37, 11. Mai 2014720 × 450 (54 KB)T.gausterfixed typo, adjusted width and height
10:49, 11. Mai 2014Vorschaubild der Version vom 10:49, 11. Mai 2014720 × 540 (54 KB)T.gausterUser created page with UploadWizard

Die folgende Seite verwendet diese Datei:

Globale Dateiverwendung

Die nachfolgenden anderen Wikis verwenden diese Datei:

Metadaten