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数值分析6-数值积分.ppt

上传人:窝窝爱蛋蛋 2020/12/20 文件大小:518 KB

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数值分析6-数值积分.ppt

文档介绍

文档介绍:第二章 数值积分
数值积分引言
计算定积分
微积分基本公式:
(2) f (x) 表达式未知,只有通过测量或实验得来的数据表。
但是在许多实际计算问题中
(1) f (x) 表达式较复杂,原函数难求!甚至有时不能用初等函数表示。如
此时需要利用数值方法来近似计算定积分。
数值积分的几何意义
数值求积的基本思想
依据积分中值定理,对于连续函数 f(x),在[a,b]内存在一点ξ,成立
就是说,底为 b- a 而高为 f(ξ)的矩形面积恰等于所求曲边梯形的面积 ξ 的具体位置一般是不知道的,因而难以准确地算出 f(ξ) f( ξ)为区间[ a,b],只要对平均高度 f(ξ)提供一种算法,相应地便获得一种数值求积方法.
数值求积的基本思想
分别用 f (a),f (b) 和 近似 f () 可得
左矩形公式
右矩形公式
中矩形公式
求积公式的基本思想
若用 f (a) 和 f (b) 的算术平均值近似 f (),则可得
梯形公式
若用 f (a) , f ([a+b]/2)和 f (b) 的加权平均值近似 f (), 则可得
辛甫生公式
一般求积公式
更一般地,可以用 f (x) 在 [a, b] 上的一些离散点
上的值加权平均作为 f () 的近似值,从而构造出
求积节点
求积系数
机械求积法:求积系数仅仅与结点xk的选取有关,而不依赖于被积函数f(x)的具体形式
机械求积的问题描述
已知n+1个点以及在这些点上的函数值
求解此函数在某个区间的积分值
如何衡量这个公式的好坏?
代数精度
定义
如果对于所有次数不超过 m 的多项式 f (x) ,公式
精确成立,但对于某一次数为 m+1 的多项式不精确成立,则称该求积公式的代数精度为 m 次。
要验证一个求积公式具有 m 次代数精度,只需验证对 f (x)=1, x, x2, … , xm 精确成立,但对 f (x)=xm+1 不精确成立即可,即:
( k = 0, 1, … , m )
已知:求积公式对于xk(k=0,1,…,m)均能准确成立
求证:求积公式对于对于次数不超过m的多项式均能准确成立
证明:
由已知条件知
(k=0,1,…,m)
证明两种说法的等价性