C# 隐式龙格库塔法解刚性微分方程 - 代码示例

以下是 C# 代码示例，用隐式龙格库塔法解刚性微分方程：

using System;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        double t0 = 0.0; // 初始时间
        double tf = 1.0; // 终止时间
        double h = 0.01; // 步长
        double y0 = 1.0; // 初始值

        double k1, k2, k3, k4, y;

        for (double t = t0; t < tf; t += h)
        {
            k1 = h * f(t, y0);
            k2 = h * f(t + h / 2, y0 + k1 / 2);
            k3 = h * f(t + h / 2, y0 + k2 / 2);
            k4 = h * f(t + h, y0 + k3);

            y = y0 + (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4) / 6;

            y0 = y;

            Console.WriteLine("y({0:N2}) = {1:N6}", t + h, y);
        }

        Console.ReadKey();
    }

    static double f(double t, double y)
    {
        return -20 * y + 20 * Math.Sin(t);
    }
}

其中，f(t,y) 是给定的微分方程右侧函数，隐式龙格库塔法的计算公式为：

k1 = h * f(t, y0);
k2 = h * f(t + h / 2, y0 + k1 / 2);
k3 = h * f(t + h / 2, y0 + k2 / 2);
k4 = h * f(t + h, y0 + k3);

y = y0 + (k1 + 2 * k2 + 2 * k3 + k4) / 6;

其中，k1、k2、k3、k4 是四个斜率，y 是下一个时间步的解，y0 是当前时间步的解。每计算完一个时间步的解，y0 更新为 y，然后继续计算下一个时间步的解。