ParametricNDSolveValue

ParametricNDSolveValue[eqns,expr,{x,xmin,xmax},pars]

给出由常微分方程 eqns 的数值解决定的函数的 expr 值,其中自变量 x 位于从 xminxmax 的范围内,参数为 pars.

ParametricNDSolveValue[eqns,expr,{x,xmin,xmax},{y,ymin,ymax},pars]

在矩形区域上求解偏微分方程 eqns.

ParametricNDSolveValue[eqns,expr,{x,y}Ω,pars]

在区域 Ω 上求解偏微分方程 eqns.

ParametricNDSolveValue[eqns,expr,{t,tmin,tmax},{x,y}Ω,pars]

在区域 Ω 上求解时间相关偏微分方程 eqns.

更多信息和选项

  • ParametricNDSolveValue 给出具有 ParametricFunction 对象的结果.
  • {pspec1,pspec2,} 的参数 pars 的规范可用于指定范围.
  • pspeci 的可能形式为:
  • pp 值为 RealsComplexes
    Element[p,Reals]p 值为 Reals
    Element[p,Complexes]p 值为 Complexes
    Element[p,{v1,}]p 具有离散值 {v1,}
    {p,pmin,pmax}p 值为
  • 通常 expr 会通过微分方程组的解间接与参数相关,但是可能显式与参数相关.
  • 由此得出关于参数的 ParametricFunction 对象的导数会尽可能地组合使用符号和数值灵敏度方法进行计算.
  • ParametricNDSolveValue 接受与 NDSolve 同样的选项和设置.
  • NDSolveParametricNDSolveValue 通常通过多个不同的阶段求解微分方程组. 当 Method->{s1->m1,s2->m2,} 时,阶段 si 由方法 mi 处理. 基于所要解决的问题,实际使用的阶段和顺序是由 NDSolve 决定的.
  • 可能的解阶段与 NDSolve 是一样的,但还包括:
  • "ParametricCaching"缓存计算的解
    "ParametricSensitivity"关于参数导数的计算
  • 所有选项的列表

范例

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基本范例  (3)

获取 y 的参数 a 的参数函数:

a 的数值值计算给出 y 的近似函数解:

获取 的值:

绘制多个不同参数值的解:

获取参数 a 的函数,它给出在 时函数 f 的值:

绘制作为参数 a 的函数的值:

使用 FindRoot 函数求根:

显示微分方程的解对参数的灵敏度:

关于 a 的灵敏度随着 t 的增加而增加:

关于 b 的灵敏度不随 t 而增加:

范围  (6)

参数相关  (4)

ParametricNDSolveValue 返回一个 ParametricFunction 对象:

获取 的解:

绘制 的解:

绘制 范围从 的解:

初始条件可指定为参数:

绘制 范围从 ,且 的解:

绘制 范围从 ,且 的解:

返回解 的函数:

可用参数指定微分方程的系数和边界条件:

绘制 的解, 的值从

参数灵敏度  (2)

求解参数振幅为 a 的典型谐波振荡器:

绘制 和多个 附近值的解:

关于 的灵敏度 定义为 . 绘制 处的灵敏度:

绘制 时的灵敏度 ,它是环绕解 的通带:

具有多个参数的微分方程的灵敏度分析:

绘制 ,初始条件为 的灵敏度:

绘制 ,初始条件为 的灵敏度:

推广和延伸  (2)

求各种 WorkingPrecision 值的 的解,并绘制误差:

考虑求出 NDSolveValue 无法直接求解的高度非线性问题的解. 设置边界条件、区域和依赖于参数 的方程:

NDSolveValue 无法求解:

设置初始播种函数:

基于参数 创建 ParametricNDSolveValue 函数:

求解 的方程:

重置种子,使用 的解:

重置种子后,求 时的解:

可视化解:

选项  (2)

Method  (2)

ParametricCaching  (1)

不缓存解以便节约内存:

没有缓存,唯一需要的额外内存是用于处理方程组:

默认情况下是缓存最近计算的解:

有缓存时,需要的内存会更大:

ParametricSensitivity  (1)

指定不要计算灵敏度:

计算函数很快得到结果:

没有计算导数:

应用  (14)

参数扫描  (7)

仿真弹跳球从各种高度掉下:

求微分方程的解 中有 的初始值

求有 的解:

检查解的结果:

比较参数 s 的附近值:

求边界值问题 , , 的多个解. 首先考虑 的多个可能的值:

运行参数扫描,确定 的重要解:

使用上图的近似初始值:

绘制求得的解:

求典型谐波振荡器 ,其中 的所有特征值 和特征函数 . 通过探索可能的参数值开始:

的精确值:

绘图:

求量子谐振子 lim_(TemplateBox[{x}, Abs]->infty) y(x)=0 的前三个特征函数. 开始于绘制 的解,其中

绘制 其中 :

根是近似特征值. 求前三个:

绘制近似特征函数以及 附近的解:

这些仅不同于精确特征函数、厄密特函数一个缩放因子:

的解具有最小弧长度时, 的值,其中 . 开始绘制 的值为 0 到 1 的解:

绘制 对于解的弧长的图线:

的最小弧长解发生在

求在 附近的局部极小值:

绘制(局部)极小弧长对应的解和一些附近的解:

仿真在时间 时电压 v1 中的 RLC 电路的阶跃响应:

当变化元件值时,显示阶跃响应:

电阻 r 的依赖性:

电感 l

电容 c

参数灵敏度  (5)

扰动微分方程中的参数,查看所得到的多个摄动解:

绘制带有灵敏度带的解是定性相似的:

仿真一个由频率为 ω,振幅为 a 的基本振荡稳定的倒立摆:

摆稳定在倒立位置 附近,但是灵敏度增加:

求洛伦茨方程组对参数的灵敏度:

热方程 的参数相关:

求灵敏度

绘制对应的灵敏度带:

通过改变解曲面的颜色表明对 ac 的灵敏度:

波方程 的参数相关:

求灵敏度

绘制对应的灵敏度带:

通过改变解曲面的颜色表明对 ac 的灵敏度:

参数拟合  (2)

采样微分方程的解并添加噪声:

用三角模型拟合噪声数据:

二次模型更合适:

求使微分方程的解最佳拟合数据的参数:

把数据转换成绝对温度(开尔文)并求初始和最终(环境)温度:

求与参数 k1k2 相关的的牛顿冷却定律的解:

对给定数据拟合微分中的参数:

属性和关系  (3)

使用 NDSolveValue 求解带有参数的微分方程:

对于给定参数值,每个函数调用几乎使用相同的时间:

ParametricNDSolve 缓存解并接着重新使用缓存的解的值:

DSolve 可以解析式求解带有参数的某些微分方程:

使用 ParametricNDSolveValue 数值求解范例:

两者均给出同样的灵敏度:

使用 SystemModelParametricSimulate 模拟更大的分层系统模型:

用两组电阻和弹簧阻尼器参数模拟:

比较产生的角速度:

可能存在的问题  (1)

WhenEventReapSow 采样的解只试用对每个参数值的第一次调用:

如果解已被缓存,值不会被散布(sow):

Wolfram Research (2012),ParametricNDSolveValue,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/ParametricNDSolveValue.html (更新于 2014 年).

文本

Wolfram Research (2012),ParametricNDSolveValue,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/ParametricNDSolveValue.html (更新于 2014 年).

CMS

Wolfram 语言. 2012. "ParametricNDSolveValue." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. 最新版本 2014. https://reference.wolfram.com/language/ref/ParametricNDSolveValue.html.

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Wolfram 语言. (2012). ParametricNDSolveValue. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/ParametricNDSolveValue.html 年

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