可分离一阶 ODE 的快速方案

计算科学 有限差分 积分方程
2021-12-21 03:19:24

我正在尝试集成一个非常简单的 ODE:

y(x)=f(y),y(0)=y0 ,
x=0x=1. 这是一个衰减类型的方程,f是(可变)衰减率和y是丰富。两个都yf(y)到处都是积极的。

我面临着一些限制。有时f(y)1,这使得这在我感兴趣的时间尺度上成为一个棘手的问题。我可以评估f(y)确切地说,但它可能很昂贵。所以我想尽量减少我必须调用它的次数。幸运的是,结果不必非常准确。这是一个很小的例程,通常会在更大的代码中调用。当前的方法显然很糟糕:我们只需要向前欧拉一步:

y(1)y(0)+f(y0) .
所以从字面上看,任何建议都会是一种改进:)

显然,我可以使用 RK 方案,可能具有自适应步长,或者更好的是隐式方案。然而,考虑到方程的简单性,我认为可能会有更优雅的东西。例如,我们可以将问题重写为:

y0y1dyf(y)=1

并尝试解决y1,但我不确定以数字方式处理此问题的最佳方法。

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