数值积分法也是计算机仿真模拟中常用的一种方法。在已知函数的微分方程时,求解函数下一时刻的值,我们主要有欧拉法、梯形法 和 龙格库塔法。
欧拉积分法是这些方法中精度最低的,但也是最容易编程实现的一种方法。欧拉法的表达式可以写成下面的形式:
在工程中最常用的是四阶的龙格-库塔积分(Runge-Kutta methods),也就是RK4积分,计算方式如下:
同样设有如下微分方程:
则RK4积分定义为:
其中,,,, ,的取值有所变化请注意。
从公式中可以发现,此时的斜率已经变为了四个斜率的加权平均后的结果(这个6也可以理解为是归一化因子,但本质上就是加权后做平均),其中、的权重较大。因此,采用龙格-库塔方法得到的斜率较欧拉法更精确,数值积分结果较真实积分误差更小。
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