Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Реальная база готовых
студенческих работ

Узнайте стоимость индивидуальной работы!

Вы нашли то, что искали?

Вы нашли то, что искали?

Да, спасибо!

0%

Нет, пока не нашел

0%

Узнайте стоимость индивидуальной работы

это быстро и бесплатно

Получите скидку

Оформите заказ сейчас и получите скидку 100 руб.!


Методы прямоугольников и трапеций

Тип Реферат
Предмет Математика
Просмотров
999
Размер файла
73 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Методы прямоугольников и трапеций

Методы прямоугольников и трапеций. Простейшим методом чис­ленного интегрирования является метод прямоугольников. Он непосред­ственно использует замену определенного интеграла интегральной сум­мой (3.20). В качестве точек ξi могут выбираться левые (ξ = xi-1) или правые (ξi = xi) границы элементарных отрезков. Обозначая f{xi) = yi, ∆xi = hi, получаем следующие формулы метода прямоугольников соот­ветственно для этих двух случаев:

∫ f(x) dx h1y0 + h2y1 + ... + hnyn-1 (3.24)

∫ f(x) dx h1y1 + h2y2 + ... + hnyn (3.25)

Широко распространенным и более точным является вид формулы пря­моугольников, использующий значения функции в средних точках элемен­тарных отрезков (в полуцелых узлах):

∫ f{x)dx, (3.26)

Xi-1/2 = (xi-1 + xi)/2 = xi-1 + hi/2, i = 1,2,... ,n.

В дальнейшем под методом прямоугольников будем понимать последний алгоритм (он еще называется методом средних).

В рассмотренных методах прямоугольников используется кусочно пос­тоянная интерполяция: на каждом элементарном отрезке функция f(x) приближается функцией, принимающей постоянные значения (констан­той). При этом площадь всей фигуры (криволинейной трапеции) при­ближенно складывается из площадей элементарных прямоугольников. На рис. 3.2 верхняя, средняя и нижняя горизонтальные штриховые линии от­носятся к элементарным прямоугольникам, которые соответствуют форму­лам (3.25), (3.26) и (3.24).

Метод трапеций использует линейную интерполяцию, т. е. график функ­ции у = f(x) представляется в виде ломаной, соединяющей точ­ки (xi, yi). В этом случае площадь всей фигуры приближенно складывается из площадей элементарных прямолинейных трапеций (рис. 3.2). Площадь каждой такой трапеции равна произведению полусуммы оснований на высоту:

σi = hi , i=1,2,...,n.

Складывая все эти равенства, получаем фор­мулу трапеций для численного интегрирова­ния:

∫ f{x)dx (3.27)

y (xi,yi)


(xi-1,yi-1)


yi-1 yi

hiV

x

xi-1 xi-1/2 xi

Рис. З.2. Вычисление σi в ме­тодах

прямоугольников и трапеций

Важным частным случаем рассмотрен­ных формул является их применение при численном интегрировании с постоянным шагом hi = h = const (i = 1,2,...,n). Формулы прямоугольников и трапеций в этом случае принимают соответственно вид

∫ f{x)dx, (3.28)

∫ f{x)dx(+). (3.29)

Погрешность численного интегрирования определя­ется шагом разбиения. Уменьшая этот шаг, можно добиться большей точ­ности. Правда, увеличивать число точек не всегда возможно. Если функция задана в табличном виде, приходится, как правило, ограничиваться дан­ным множеством точек. Повышение точности может быть в этом случае достигнуто за счет повышения степени используемых интерполяционных многочленов. Рассмотрим два таких способа численного интегрирования: использование квадратичной интерполяции (метод Симпсона) и интерпо­лирование с помощью сплайнов.

Метод Симпсона. Разобьем отрезок интегрирования [а, b] на чет­ное число п равных частей с шагом h. На каж­дом отрезке [х0,х2], [х2,х4],... , [хi-1,хi+1], ... , [хn-2,xn] подынтегральную функцию f(x) заменим интерполяционным многочленом вто­рой степени:

f(x)φi(x) = aix2+bix+ci, xi-1x xi+1.

Коэффициенты этих квадратных трехчленов мо­гут быть найдены из условий равенства много­члена в точках хi, соответствующим табличным данным уi. В качестве φi (х) можно принять ин­терполяционный многочлен Лагранжа второй степени, проходящий через точки Mi-1(xi-1,yi-1), Mi(xi,yi), Mi+1(xi+1, yi+1):

φi(x)= yi-1+ yi+ yi+1.

Сумма элементарных площадей σi и σi+1 (рис. 3.3) может быть вычис­лена с помощью определенного интеграла. Учитывая равенства xi+1 – xi = xi - xi-1 = h, получаем

σi + σi+1=∫ φi(x)dx=1/2h2∫ (x-xi)(x-xi+1)yi-1-2(x-xi-1)(x-x+1)yi+(x-xi-1)(x-xi)yi+1]dx=

= h/3(yi-1+4yi+yi+1)

Проведя такие вычисления для каждого элементарного отреза [хi-1,хi+1], просуммируем полученные выражения:

S = h/3(y0+4y1+2y2+4y3+2y4+...+2yn-2+4yn-1+yn).

Данное выражение для S принимается в качестве значения определенного интеграла:

∫f(x)dxh/3[y0+4(y1+y3+...+yn-1)+2(y2+y4+...+yn-2)+yn]. (3.30)

Полученное соотношение называется формулой Симпсона или формулой парабол.

Эту формулу можно получить и другими способами, например двукрат­ным применением метода трапеций при разбиениях отрезка [а, b] на части с шагами h и 2h или комбинированием формул прямоугольников и трапеций (см. п. 5).

Иногда формулу Симпсона записывают с применением полуцелых ин­дексов. В этом случае число отрезков разбиения п произвольно (не обяза­тельно четно), и формула Симпсона имеет вид

∫ f(x)dxh/6[y0+4(y1/2+y3/2+...+yn-1/2)+2(y1+y2+...+yn-1)+yn]. (3.31)

Легко видеть, что формула (3.31) совпадет с (3.30), если формулу (3.30) применить для числа отрезков разбиения 2п и шага h/2.

Пример. Вычислить по методу Симпсона интеграл I =∫.

Значения функции при п = 10, h = 0.1 приведены в табл. 3.3.

Применяя формулу (3.30), находим

I=0.1/3[y0+4(y1+y3+y5+y7+y9)+2(y2+y4+y6+y8)+y10]=...=0.785398.

Результат численного интегрирования с использованием метода Симп­сона оказался совпадающим с точным значением (шесть значащих цифр).

Один из возможных алгоритмов вычисления определенного интеграла по методу Симпсона представлен на рис. 3.4. В качестве исходных данных задаются границы отрезка интегрирования [а, b], погрешность ε, а также формула для вычисления значений подынтегральной функции у = f(х). Первоначально отрезок [а, b] разби­вается на две части с шагом h = (b — а)/2. Вычисляется значение интеграла 11. Потом число шагов удваивается, вычисляется значение 12 с шагом h/2. Условие окончание счета принимается в виде | I1 —12 | < е. Если это условие не выполне­но, происходит новое деление шага пополам и т. д.

Отметим, что представленный на рис. 3.4 алгоритм не являет­ся оптимальным: при вычислении каждого приближения I2 не исполь­зуются значения функции f(х), уже найденные на предыдущем этапе.


Нет нужной работы в каталоге?

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Гарантируем возврат

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

1 000 +
Новых работ ежедневно
computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

avatar
Математика
История
Экономика
icon
159599
рейтинг
icon
3275
работ сдано
icon
1404
отзывов
avatar
Математика
Физика
История
icon
157252
рейтинг
icon
6081
работ сдано
icon
2741
отзывов
avatar
Химия
Экономика
Биология
icon
105734
рейтинг
icon
2110
работ сдано
icon
1318
отзывов
avatar
Высшая математика
Информатика
Геодезия
icon
62710
рейтинг
icon
1046
работ сдано
icon
598
отзывов
Отзывы студентов о нашей работе
67 669 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
РЭУ им.Плеханова
Очень понимающий эксперт,идёт навстречу ,работа выполнена без замечаний, намного раньше ...
star star star star star
МГУТУ
Спасибо огромное. Все быстро и качественно. Рекомендую данного исполнителя.
star star star star star
УлГПУ
Потрясающий автор! Всё сделал качественно и быстро! К тому же очень приятный человек! С...
star star star star star

Последние размещённые задания

Ежедневно эксперты готовы работать над 1000 заданиями. Контролируйте процесс написания работы в режиме онлайн

Ядерная геофизика и радиометрия скважин

Лабораторная, Ядерная геофизика и радиометрия скважин

Срок сдачи к 27 окт.

только что

Теоретическая часть+2 задачи по варианту

Контрольная, Технология и эксплуатация нефтяных и газовых скважин

Срок сдачи к 22 окт.

7 минут назад

Физика плата

Практическая работа, Физика плата

Срок сдачи к 27 окт.

8 минут назад

Зарубежная криминология: история и современност

Понизить процент ИИ в работе, Криминология

Срок сдачи к 25 окт.

8 минут назад

.

РГР, Металлические конструкции

Срок сдачи к 20 нояб.

10 минут назад

Индентификация веществ

Лабораторная, Органическая химия

Срок сдачи к 23 окт.

11 минут назад

Выполнить курс. физическая культура и спорт / до 2025 iii. п-00301

Контрольная, Физическая культура и спорт

Срок сдачи к 27 окт.

11 минут назад

Подготовить сообщение о современных авторах

Презентация, Литература

Срок сдачи к 22 окт.

11 минут назад

!Макет проекта

Индивидуальный проект, Опытно-экспериментальная работа педагога-психолога

Срок сдачи к 22 окт.

11 минут назад

Написать 2 доклада

Доклад, Промышленное и гражданское строительство

Срок сдачи к 25 окт.

11 минут назад

курсовая

Курсовая, Экономика предприятия

Срок сдачи к 25 окт.

11 минут назад

.

РГР, Железобетонные конструкции

Срок сдачи к 20 нояб.

11 минут назад

тема курсовой - подследственность: понятие, виды, значение

Курсовая, предварительное следствие

Срок сдачи к 15 нояб.

11 минут назад

Решить задачи

Решение задач, Процессы и аппараты химической технологии

Срок сдачи к 30 окт.

11 минут назад

помогите срочно ответить на вопросы и не дорого

Реферат, Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Срок сдачи к 23 окт.

11 минут назад

Заполнить дневник и отчет по практике

Дневник по практике, Логистика

Срок сдачи к 10 нояб.

11 минут назад

Написать ВКР и бланк задания

ВКР, Педагогика начального образования

Срок сдачи к 1 дек.

11 минут назад
planes planes
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

Размещенные на сайт контрольные, курсовые и иные категории работ (далее — Работы) и их содержимое предназначены исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права в отношении Работ и их содержимого принадлежат их законным правообладателям. Любое их использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие в связи с использованием Работ и их содержимого.

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами

Используя «Свежую базу РГСР», вы принимаете пользовательское соглашение
и политику обработки персональных данных
Сайт работает по московскому времени:

Вход
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно