Уточняющая формула Ромберга.
Метод Ромберга заключается в последовательном уточнении значения интеграла при кратном увеличении числа разбиений. В качестве базовой может быть взята формула трапеций с равномерным шагом h.
Обозначим интеграл с числом разбиений n = 1 как .
Уменьшив шаг в два раза, получим .
Если последовательно уменьшать шаг в 2n раз, получим рекуррентное соотношение для расчета .
Пусть мы вычислили четыре раза интеграл с n от 1 до 4. Представим следующий треугольник:
R(1;1)
R(2;1) R(2;2)
R(3;1) R(3;2) R(3;3)
R(4;1) R(4;2) R(4;3) R(4;4)
В первом столбце стоят значения интеграла, полученные при последовательном удвоении числа интервалов. Следующие столбцы – результаты уточнения значения интеграла по следующей рекуррентной формуле:
.
Правое нижнее значение в треугольнике – искомое уточненное значение интеграла.
Метод Симпсона.
Подинтегральная функция f(x) заменяется интерполяционным полиномом второй степени P(x) – параболой, проходящей через три узла, например, как показано на рисунке ((1) – функция, (2) – полином).
Рассмотрим два шага интегрирования (h = const = xi+1 – xi), то есть три узла x0, x1, x2, через которые проведем параболу, воспользовавшись уравнением Ньютона:
.
Пусть z = x – x0,
тогда
Теперь, воспользовавшись полученным соотношением, сосчитаем интеграл по данному интервалу:
.
В итоге .
Для равномерной сетки и четного числа шагов n формула Симпсона принимает вид:
Здесь , а в предположении непрерывности четвертой производной подинтегральной функции.
Блок-схема алгоритма метода Симпсона.
Дата добавления: 2021-09-07; просмотров: 501;