Python 字符串格式化 (%操作符)

自适应辛普森公式

辛普森公式是数值方法中常用的计算函数定积分的近似方法。

  • 计算定积分的方法
  • 辛普森公式的推导
  • 其他N-C公式
  • 自适应方法

计算定积分的方法

  • 求原函数
  • 直接查表
  • 这个求不出来怎么办
    0 x t 3 e t 1 d t
  • 那就不求原函数
  • 数值积分

辛普森公式的推导

辛普森(Simpson)公式是牛顿-科特斯公式当n=2时的情形,也称为三点公式。利用区间二等分的三个点来进行积分插值。其科特斯系数分别为1/6,4/6,1/6。 —— [ 百度百科 ]

于是我们引入了辛普森公式

f ( x ) = a 1 x 3 + a 2 x 2 + a 3 x + a 4

a b f ( x ) d x = Δ x [ ( f ( a ) + 4 f ( a + b 2 ) + f ( b ) ] 3

Δ x = a + b 2

怎么推导呢?

配方法!!

a b f ( x ) d x = Δ x [ ( f ( a ) + 4 f ( a + b 2 ) + f ( b ) ] 3

= 1 4 a 1 ( a 4 b 4 ) + 1 3 a 2 ( a 3 b 3 ) + 1 2 a 2 ( a 2 b 2 ) + a 3 ( a b )

= b a 2 { 1 3 ( a 1 a 3 + a 2 a 2 + a 3 a + a 4 ) + 4 3 [ a 1 ( a + b 2 ) 3 + a 2 ( a + b 2 ) 2 + a 3 a + b 2 + a 4 ] + 1 3 ( a 1 b 3 + a 2 b 2 + a 3 b + a 4 ) }

= a + b 2 ( f ( a ) + 4 f ( a + b 2 ) + f ( b ) 3

这就说明了:

任何一个不大于三次的函数的定积分都可以写成这样的辛普森公式!

有什么用呢?

用来近似!

假装其他函数的某一部分是一个不大于三次的函数

那么它的定积分也就好求了

用辛普森公式就行了

先用Simpson公式近似,万一近似导致误差太大,那么就二分,分成两段区间分别近似。

怎么近似呢?

直接带公式啊

什么叫误差太大呢?

先算区间
A = S i m p s o n ( a , b )
的近似值,然后分别算一下
L = S i m p s o n ( a , a + b 2 )
R = S i m p s o n ( a + b 2 , b )
的近似值

假如
L + R A 15 σ ( σ )

那么我们就需要分别重新计算
( a , a + b 2 ) ( a + b 2 , b )
的积分值

此时精度的限制要缩小一半

然后我用Java实现了一下
发现貌似记得太清楚了
跟lrj老师写的一模一样

class Simpson {
    // 三点simpson法
    public double simpson(double a, double b) {
      double c = a + (b-a)/2;
      return (F(a)+4*F(c)+F(b))*(b-a)/6;
    }

    // 自适应Simpson公式(递归过程)。已知整个区间[a,b]上的三点simpson值A
    public double asr(double a, double b, double eps, double A) {
      double c = a + (b-a)/2;
      double L = simpson(a, c), R = simpson(c, b);
      if(Math.abs(L+R-A) <= 15*eps) return L+R+(L+R-A)/15.0;
      return asr(a, c, eps/2, L) + asr(c, b, eps/2, R);
    }

    // 自适应Simpson公式(主过程)
    public double asr(double a, double b, double eps) {
      return asr(a, b, eps, simpson(a, b));
    }
}

其他的N-C公式

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/ghode_dave/article/details/78923496