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.!


Вычисление определенных интегралов. Квадратурные формулы

Тип Реферат
Предмет Математика
Просмотров
1795
Размер файла
45 б
Поделиться

Ознакомительный фрагмент работы:

Вычисление определенных интегралов. Квадратурные формулы

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет

“ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"

Кафедра “Обчислювальної техніки та програмування"

Реферат з курсу “Численные методы"

Тема: “Вычисление определенных интегралов. Квадратурные формулы

Виконав:

студент групи

Перевірив:

Харків

Содержание

Введение

1. Вычисление определенных интегралов

2. Построение квадратурных формул с плавающими узлами

Список использованных источников

Введение

Задача вычисления определенного интеграла в случаях, когда невозможно аналитически получить первообразные, может быть решена с помощью квадратурных формул.

Основная идея построения квадратурных формул заключается в том, что вычисление интеграла (площади) заменяется выражением, в котором используются некоторые значения подынтегральной функции. В качестве квадратурного выражения обычно выбирают взвешенную сумму значений подынтегральной функции.

1. Вычисление определенных интегралов

Количество параметров квадратурного выражения тесно связано со степенью подынтегральной функции, если последняя может быть описана степенным полиномом ограниченной степени. В общем случае это невозможно, например, когда подынтегральная функция терпит разрыв.

Для устранения особенности интегрируемой функции, последнюю представляют произведением весового сомножителя, включающего в себя характерную особенность, и части подынтегральной функции, которая после исключения особенности может представляться степенным многочленом.

Возможность представления подынтегральной функции полиномом позволяет оценить минимально необходимое число параметров в квадратурной формуле, исходя из критерия получения по ней абсолютно точного значения интеграла. Так, для подынтегральной функции, представленной полиномом нулевой степени, вычисление площади в интервале [a, b] достаточно одного значения функции (площадь прямоугольника). Для полинома первой степени - два значения (площадь трапеции). Для второй степени - три, и т.д. Последнее следует из того, что через (n+1) точку можно провести единственную кривую n-й степени.

Параметрами квадратурных формул являются коэффициенты при значениях полиномиальной подынтегральной функции и значения независимой переменной, при которых вычисляется подынтегральная функция.

где - параметры квадратурной формулы,

- функция с выделенной особенностью,

- весовая функция, включающая особенность.

Для подынтегральных функций без особенностей p (x) =1.

Квадратурные формулы строятся для пределов интегрирования и . Замена пределов интегрирования на или осуществляется линейным преобразованием, которое выше было уже рассмотрено.

Построение любой квадратурной формулы начинается с решения вопроса о классе подынтегральных функций, для которых формула будет абсолютно точна. Если выбраны функции степенного базиса, то число параметров, которое необходимо ввести в квадратурную формулу, равно наивысшей степени n базисной функции, увеличенной на единицу.

Если точки, в которых вычисляются значения подынтегральной функции, определены условиями удобного положения или простотой вычисления в них, то в квадратурной формуле число слагаемых будет равно числу параметров. Если положения точек тоже взяты в качестве параметров, то число слагаемых может оказаться и вдвое меньше. В квадратурную формулу можно ввести также значения производных подынтегральной функции в заданных точках, если вычисление производных проще, чем вычисление функции.

Когда все условия построения квадратурной формулы оговорены, то, используя метод неопределенных коэффициентов (параметров), составляют систему алгебраических уравнений путем подстановки в интеграл и квадратурную формулу базисных функций. Так как число их равно числу параметров, то система будет определена.

2. Построение квадратурных формул с плавающими узлами

В качестве примера найдем квадратурную формулу с тремя плавающими узлами для функций , принадлежащих множеству , где n=5.

Формула должна иметь 3 слагаемых с шестью параметрами. Интервал интегрирования возьмем .

где - неизвестные весовые коэффициенты,

- неизвестные узловые точки, в которых должна

вычисляться подынтегральная функция.

Вычисляются определенные интегралы для множества базисных функций:

Подстановка базисных функций в выражение с параметрами и их приравнивание соответствующим значениям интегралов от базисных функций приводит к следующей системе нелинейных уравнений:

Решение таких уравнений основано на существовании двух канонических форм записи нулей степенных уравнений:

где - коэффициенты, выражаемые через корни .

И первая и вторая формы обращаются в нуль, если .

Чтобы выделить из системы уравнений узловые многочлены, умножим первые 4 уравнения системы на коэффициенты из левой колонки и найдем их сумму, затем умножим соответствующие уравнения на среднюю колонку и найдем их сумму и, наконец, - на правую колонку и тоже просуммируем:

Все взятые в круглые скобки узловые многочлены обязаны быть равными нулю, так как в них подставлены значения узлов , в которых многочлен обязан обращаться в нуль. Поэтому правые части уравнений равны нулю и после подстановки в левые части числовых значений для получается система линейных алгебраических уравнений относительно пока неизвестных констант :

.

Последнее вытекает из неравенства нулю определителя однородного уравнения. Таким образом, узловые точки, в которых будут вычисляться значения подынтегральной функции, находятся из кубического уравнения:

Корни легко находятся и равны следующим значениям:

.

Теперь остается найти весовые коэффициенты, для чего в первые 3 уравнения подставим найденные значения узловых точек:

. Отсюда: .

В результате квадратурная формула наивысшей алгебраической степени точности приняла следующий окончательный вид:

Оценить погрешность квадратурной формулы можно, если в этих же пределах проинтегрировать отбрасываемую часть разложения в ряд Тейлора подынтегральной функции. Первые n членов ряда определяют максимальную степень базисных функций, а значит, и алгебраическую степень точности полученной на их основе формулы.

Список использованных источников

1. Боярчук А.К., Гай Я.Г., Головач Г.П., Ляшко И.И. Справочное пособие по высшей математике. Математический анализ: введение в анализ, производная, интеграл. Т.1, 2004. - 360 с.

2. Вержбицкий, В.М. Численные методы. Математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Высш. шк., 2001. - 383с.

3. Волков, Е.А. Численные методы. СПб.: Лань, 2004. - 248с.

4. Гаврилов А.В., “Об оптимальных квадратурных формулах", Сиб. журн. индустр. матем., 8: 1 (2005), 50-52

5. Никольский С.М. Квадратурные формулы. М.: Наука, 1988.


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
157018
рейтинг
icon
6076
работ сдано
icon
2739
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
66 799 оценок star star star star star
среднее 4.9 из 5
Сибирский федеральный университет
Татьяна выполнила работу раньше срока, исправила все замечания, которые были даны преподав...
star star star star star
МГТУ ГА
Исполнитель ответственно отнесся к данной работе. Все выполнено замечательно. Всем советую!!!
star star star star star
ЛГУ им Пушкина
Отличный исполнитель, Максим! Выполнил работу раньше заявленного срока! Работа выполнена б...
star star star star star

Последние размещённые задания

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

Для электрической схемы, изображенной на рисунке

Решение задач, Электротехника и электроника

Срок сдачи к 4 июня

2 минуты назад
2 минуты назад

дм

Курсовая, дм

Срок сдачи к 11 июня

4 минуты назад

Нужно настроить документ ворд отступы интервалы и...

Курсовая, Электроснабжение

Срок сдачи к 3 июня

6 минут назад

задача 2

Решение задач, Электротехника и электроника

Срок сдачи к 5 июня

7 минут назад

решить одно задание

Контрольная, Линейная алгебра

Срок сдачи к 3 июня

9 минут назад

Доработать

Курсовая, Управление ассортиментом товаров, торговое дело

Срок сдачи к 4 июня

10 минут назад
10 минут назад

Выполнить 3 задания из файла

Контрольная, Международное частное право

Срок сдачи к 9 июня

11 минут назад

Выполнить контрольное практическое задание и дать развернутые ответы

Контрольная, Основы судебно-экспертной деятельности

Срок сдачи к 9 июня

11 минут назад

Сделать два реферата

Контрольная, Доказывание и доказательства по гражданским, административным делам и экономическим спорам

Срок сдачи к 9 июня

11 минут назад

Выполнить задание из файла

Контрольная, Транспортное право

Срок сдачи к 9 июня

11 минут назад

Поведенческая экономика. Исследование паттернов людей

Диплом, Поведенческая экономика

Срок сдачи к 1 сент.

11 минут назад

Реклама и интегрированные коммуникции

Лабораторная, Информатика и основы информационно-коммуникационных технологий

Срок сдачи к 5 июня

11 минут назад

Практическое задание

Другое, Информатика и основы информационно-коммуникационных технологий

Срок сдачи к 5 июня

11 минут назад

Исправить недочеты в работе вкр. без нейросети!! самое важное!

Другое, Государственное и муниципальное управление

Срок сдачи к 4 июня

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