用牛顿法求解非线性微分方程

计算科学 数值分析 非线性方程
2021-12-01 08:39:31

我对这个方程有困难

d2udx2+u2x2=0

有边界条件:u(0)=u(1)=0

我不知道如何用牛顿法求解非线性微分方程。如果有人知道你能解释一下吗?

我遵循了评论,我终于达到了这两个方程(eqn1 和 eqn2)。但我的问题是,从现在开始,我不知道将这两个方程结合起来。如果有人有任何想法,我将非常感谢与我分享。我刚刚应用了牛顿拉夫森方法在此处输入图像描述

3个回答

@GoHokies 已经与如何思考非线性问题有了很好的联系。我自己的贡献在第 31.5 节课中,并在此进行:http: //www.math.tamu.edu/~bangerth/videos.html

这是一个边值问题,而不是求根问题。解决它的一种方法是用有限差分替换导数,就像您所做的那样,并迭代地放松到正确的解决方案。

我了解到您正在尝试求解具有两个 Dirichlet 条件的非线性 ODE。牛顿法用于以迭代方式在数值上找到根。在这种情况下,我会尝试一种数值方法来解决这个 ODE。您可以使用有限元方法来做到这一点。

由于这个问题是非线性的,因此您需要应用牛顿法。要应用牛顿方法,您需要进行 Gateaux 微分。

在 Gateaux 微分之后,您可以应用牛顿法。离散化的 FEM 方法不是强制性的;还有其他数值方法。您也可以尝试简单的 Ritz 方法;它甚至更直接。

您可以使用 Fenics 软件来执行此操作 ( http://fenicsproject.org/documentation/tutorial/nonlinear.html )。

我希望这可以帮助你。

最好的,