椭圆周长的数值解法
数值积分法精确求出椭圆周长:
设椭圆参数方程为:
s i n c o s x a t y b t =⎧⎨=⎩
(1) 则由平面曲线的弧长积分公式得:
20s =⎰
=20⎰ (2)
由于找不到(2
的原函数,所以无法用牛顿——莱伯尼兹公式计算求解,此时我们可以采用数值积分法解决问题。
为了减少数值积分时带来的运算误差,对(2)式进行简化得:
4s a =
=222
220114()()cos 22222b b a t dt a a
π
++-⎰ (3) 令2122
222122122t b c a
b c a θ⎧⎪=⎪⎪=+⎨⎪⎪=-⎪⎩ (4) 整理得:02s a π
θ=⎰ (5)
下面将积分区间划分为m 个等分区间,步长m πθ∆=
,按照梯形数值
积分公式有:
1011122m i m i s f f f θ--⎡⎤=++∆⎢⎥⎣⎦∑ =112121cos()22m i a i b c c m m a ππ--⎡⎤+++⎢⎥⎣⎦
∑ (6) 按照(6)式进行计算,就能准确的求出椭圆周长。
(6)得计算精确度主要由等分数m 确定,m 越大,则精确度越高。
在一般情况下,m 取20左右
就可以满足精度要求。