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Simpson公式和Cotes公式及其应用效果

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:选择利用牛顿-柯特斯公式中的三种,即梯形公式、Simpson公式和Cotes公式,对其进行求解。外推方法可以列出如图7.3所示。图7.3外推方法示意MATLAB代码如下:图7.4即为计算结果,可以得出图7.4计算结果首先,比较计算结果和实际结果之间的误差,高斯积分,利用MATLAB算出其值近似为1.772 453 850 9,因而绝对误差为4.021 09×10-5,相对误差为2.268 657×10-5。

Simpson公式和Cotes公式及其应用效果

选择利用牛顿-柯特斯公式中的三种,即梯形公式、Simpson公式和Cotes公式,对其进行求解。

(1)梯形公式:

(2)Simpson公式:

(3)Cotes公式:

实际上,Simpson和Cotes公式即为梯形公式两次内推得到的。为了使结果更精确,采用龙贝格外推公式进行求解:中m为外推次数,k为内推次数。

内推:

注意:这里内推公式只适用于没有进行过外推的项,即下标只为0,;对于外推过的项,再进行内推时,后面须补充一项;计算本题时对于外推后的项,不再用内推方法进行计算,将内推方法只用于未经外推后项的解。

外推:

外推方法可以列出如图7.3所示(浅色的内推过程本案例不考虑)。(www.xing528.com)

图7.3 外推方法示意

MATLAB代码如下:

图7.4即为计算结果,可以得出

图7.4 计算结果

首先,比较计算结果和实际结果之间的误差,高斯积分,利用MATLAB算出其值近似为1.772 453 850 9,因而绝对误差为4.021 09×10-5相对误差为2.268 657×10-5。由此可见,该近似计算精度足够高。

其次,在该外推方法收敛的前提下,发现在此种做法中内推4次便已得到较为精确的值,但是利用外推也需要进行4次才得到较为精确的答案,因而可以发现,外推方法不一定在所有情况下都能增加求积的速度。

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