How to evaluating solutions to Coupled Nonlinear Elliptic ODEs with Relaxation Method?

I would like to determine the following system of coupled, nonlinear, elliptic ODEs of second order with boundary conditions f(0) = h(0) = 0, f(1) = h(1) = 1.

I used a relaxation method to solve the system (at least that’s what I understand by it). However, my code gives me a rather caotic result, which cannot be correct. I am not used to dealing with such difficult differential equations, is another method perhaps more suitable? Perhaps someone sees a mistake that I have made.

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# Define parameters
N = 100  # Number of points
lambda_val = 1  # Example value for lambda
g = 1  # Example value for g
tolerance = 1e-6  # Convergence tolerance
max_iterations = 10000  # Maximum number of iterations

# Discretize the domain
x = np.linspace(0, 1, N + 1)
dx = x[1] - x[0]

# Initial guesses
f = x.copy()
h = x.copy()

# Boundary conditions
f[0], h[0] = 0, 0
f[-1], h[-1] = 1, 1

# Relaxation method
for iteration in range(max_iterations):
    f_old = f.copy()
    h_old = h.copy()

    # Update f
    for i in range(1, N):
        # Discretized derivatives
        f_prime = (f[i + 1] - f[i - 1]) / (2 * dx)
        f_double_prime = (f[i + 1] - 2 * f[i] + f[i - 1]) / (dx ** 2)

        # Avoid division by zero
        h_term = x[i] ** 2 * h[i] ** 2 / (x[i] - 1) ** 2 if x[i] != 1 else 0
        rhs_f = (1 - f[i]) * (8 * (1 - 2 * f[i]) * f[i] - h_term) / 4
        lhs_f = 2 * (x[i] - 1) * x[i] ** 2 * f_prime + (x[i] - 1) ** 2 * x[i] ** 2 * f_double_prime

        # Ensure the update step is reasonable
        update_f = (rhs_f - lhs_f) * dx ** 2
        if np.abs(update_f) < 1e6:  # Avoid too large updates
            f[i] = f_old[i] + update_f

    # Update h
    for i in range(1, N):
        # Discretized derivatives
        h_prime = (h[i + 1] - h[i - 1]) / (2 * dx)
        h_double_prime = (h[i + 1] - 2 * h[i] + h[i - 1]) / (dx ** 2)

        # Avoid division by zero
        f_term = 2 * (f[i] - 1) ** 2
        lambda_term = x[i] ** 2 * lambda_val * (h[i] ** 2 - 1) / (g ** 2 * (x[i] - 1) ** 2) if x[i] != 1 else 0
        rhs_h = h[i] * (f_term + lambda_term)
        lhs_h = 2 * (x[i] - 1) ** 2 * x[i] * h_prime + (x[i] - 1) ** 2 * x[i] ** 2 * h_double_prime

        # Ensure the update step is reasonable
        update_h = (rhs_h - lhs_h) * dx ** 2
        if np.abs(update_h) < 1e6:  # Avoid too large updates
            h[i] = h_old[i] + update_h

    # Check for convergence
    if np.max(np.abs(f - f_old)) < tolerance and np.max(np.abs(h - h_old)) < tolerance:
        print(f"Converged after {iteration} iterations.")
        break
else:
    print("Did not converge within the maximum number of iterations.")

# Print the final solution
print("f =", f)
print("h =", h)

# Plotting the results
plt.figure(figsize=(12, 6))

# Plot f(x)
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.plot(x, f, label='f(x)')
plt.xlabel('x')
plt.ylabel('f(x)')
plt.title('Solution for f(x)')
plt.legend()
plt.grid(True)

# Plot h(x)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.plot(x, h, label='h(x)', color='orange')
plt.xlabel('x')
plt.ylabel('h(x)')
plt.title('Solution for h(x)')
plt.legend()
plt.grid(True)

plt.tight_layout()
plt.show()

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật