几种定积分的数值计算方法
Keywords:Numerical methods, Rectangle method, Trapezoidal method, Parabolic method, Class rectangle, Class trapezoid
在科学研究和实际生产中,经常遇到求积分的计算问题,由积分学知识可知,若函数f (X)在区间[a, b]连续且原函数为F(X),则可用牛顿-莱布尼茨公式
n
2.1
矩形法就是用小矩形面积近似代替各个小曲边梯形面积,从面积得到S的近似值。若
2。2
梯形法则用小直边梯形的面积近似代替小曲边梯形面积,见图2,从而得到S的近似
值,即A:
^-af(a)f(b)nAf(Xi)。
n∣L2y
2。3
抛物线法以抛物线为曲边梯形的曲边 如图3所示.
曲边梯形的面积近似代替小曲边梯形的面积
(2)函数f(X)使用表格形式或图形给出,因而无法直接用积分公式或导数公式。
(3)函数f(X)的原函数或导数值虽然能够求出,但形式过于复杂,不便使用.
由此可见,利用原函数求积分或利用求导法则求导数有它的局限性,所以就有了求解
数值积分的很多方法,目前有牛顿一柯特斯公式法,矩形法,梯形法,抛物线法,随机投点法,平均值法,高斯型求积法,龙贝格积分法,李查逊外推算法等等,本文对其中部分方法作一 个比较。
求得积分。这个公式不论在理论上还是在解决实际问题中都起到了很大的作用•另外,对于
求导数也有一系列的求导公式和求导法则。但是,在实际问题中遇到求积分的计算,经常会 有这样的情况:
(1)函数f (X)的原函数无法用初等函数给出.例如积分
1V21Sin X
OedX,dx
等,从而无法用牛顿—莱布尼茨公式计算出积分。
2.
S在几何上表示以[a,b]为底,以曲线y=f (X)为曲边的曲边梯形的面积A,因此,计 算S的近似值也就是A的近似值,如图1所示.沿着积分区间[a,b],可以把大的曲边梯形 分割成许多小的曲边梯形面积之和•常采用均匀分割,假设[a,b]上等分n的小区间
Xi-1=Xih, X0= a,xn= b,其中h =b一- 表示小区间的长度。
Abstract:Several common methods for solving definite integrals are summarized in this paper。 Meantime, the idea for each method is emphatically analyzed。 Afterwards, a numerical example is illustrated to show that the advantages and disadvantages of these methods。
b
[f (X) =F (b) —F (a)
求得积分。这个公式不论在理论上还是在解决实际问题中都起到了很大的作用•在科
学研究和实际生产中,经常遇到求积分的计算问题,由积分学知识可知,若函数f(x)在区 间[a,b]连续且原函数为F (X),则可用牛顿-莱布尼茨公式
b
[f (X) =F (b) —F (a)
几种定积分的数值计算方法
摘 要:本文归纳了定积分近似计算中的几种常用方法,并着重分析了各种数值方法的计 算思想, 结合实例,对其优劣性作了简要说明.
关键词: 数值方法;矩形法;梯形法; 抛物线法;类矩形;类梯形
Several Numerical Methods for Solving Definite Integrals