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signo

新虫 (正式写手)

[求助] 如何用 数值解法 求 二阶微分方程的本征值已有1人参与

如图片中所示的二阶微分方程,其中a, b 是已知参数,需要确定 本正值 E, 就是那个小写的 ipsilon, 就是这个微分方程有本征值,以及求这个本征解。

我只听说可以用  切比雪夫多项式 的方法解这个微分方程,可是我没有找到相关类似方法的具体步凑,我只找到了这个多项式的具体形式,不知道这个尝试解的收敛性是怎么操作的。

如果大家有别的 尝试解 的方法,有参考文献资料的最好了。

微分方程.jpg
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feixiaolin

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【答案】应助回帖

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signo: 金币+50, ★★★很有帮助 2014-01-09 01:20:27
作变量代换,令 p(x)=y'(x)/y(x)  可得解析解。
原式变为 p'(x)+p^2(x)=x^2+a/x+b/x^2+e
再取 p(x)=p1(x)+p2(x)+p3(x)+p4(x)
p1(x)+p1^2(x)=a*x^2;
p2(x)+p2^2(x)=a/x;
p3(x)+p3^2(x)=a/x^2;
p4(x)+p4^2(x)=a;
见附件
--------------------
最后,{lny(x)}'=p(x)
y(x)=exp{Intergrate[p(x),x]}
如何用 数值解法 求 二阶微分方程的本征值
001.JPG


如何用 数值解法 求 二阶微分方程的本征值-1
002.JPG


如何用 数值解法 求 二阶微分方程的本征值-2
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如何用 数值解法 求 二阶微分方程的本征值-3
004.JPG

16楼2014-01-06 19:25:22
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查看全部 19 个回答

zwb256

银虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
可以采用打靶法或者Numerov 算法或者有限差分法求解你这个本征值问题!
2楼2013-04-14 22:44:05
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signo

新虫 (正式写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by zwb256 at 2013-04-14 22:44:05
可以采用打靶法或者Numerov 算法或者有限差分法求解你这个本征值问题!

我搜了 你说的 Numerov's method,

里面有说解 Schrödinger Equation ,我这个方程就是从 薛定谔方程画出来的。

http://en.wikipedia.org/wiki/Numerov%27s_method
3楼2013-04-14 22:54:32
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onesupeng

金虫 (职业作家)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
我可以简单地说一个思路,这个用差分法,结合matlab计算,比较容易实现。首先,假定x定义在[x0,x1]之间,且从方程看,可能还要求x1>x0>0。把你的方程记为:eps''=f(x) eps

假定将计算域划分为N,在i点差分你的方程,大约有:
eps_(i-1)-2*eps_i+eps_(i+1)=f(x_i)dx^2 eps_i -->1*eps_(i-1)-[2+f(x_i)dx^2]*eps_(i)+1*eps_(i+1)=0
当i=1时,利用边界条件,可以把eps_(i-1)用eps_i+eps_(i+1)表示,方程可以写为
-[2+f(x_i)dx^2+a]*eps_(i)+[1+b]*eps_(i+1)=0
的形式。同理可求i=N点的情况。
于是方程离散为:
[A]*[eps]=0
其中,[A]为N*N的三对角矩阵:
a1  b1  0  0 ....................
b   a    b  0 ....................
....................................
.........................b   a    b
............................b2   a2   

于是,使用matlab求[A]的特征值。即为你需要的情况。如果说成这样你还不会,我可以帮你编程,但是你需要联系你导师发表论文挂我为作者之一。
长期招收博士生,参见http://fsl-unsw.com
4楼2013-04-15 03:20:12
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