第六章数值积分与数值微分 §1数值积分 问题:用计算机计算f(x)dx或f(x,y)dcdy的值。 解决办法: ()g)f(x)dk=im∑(9A≈∑()△x ()g/(x)kP(x)+Rx)】JP(x)
第六章 数值积分与数值微分 §1 数值积分 问题：用计算机计算 ( ) b a f x dx ( , ) D f x y dxdy 或 的值。 解决办法： ( ) ( ) 1 b a f x dx 0 lim ( ) n i i i f x → = = 0 ( ) n i i i f x = ( ) ( ) 2 b a f x dx ( ) ( ) b a = + P x R x dx ( ) b a P x dx
1、求积公式的形式与代数精度 ∫∫(x)≈∑(5)A∑(x)△x, ∫(x)=∫()(b-a)a<5<b ≈f(a)·(b-a)≈∫(b)·(b-a)≈∫(--)(b-a) a+b f(a)+f(b f(a)+2f()+f( (b-a) 综合上述形式,希望建立如下形式的求积公式: ∫(x)k4,f(x)
1、求积公式的形式与代数精度 0 ( ) ( ) n b i i a i f x dx f x = 0 ( ) . n i i i f x x = ( ) ( ) ( ) b a f x dx f b a a b = − − f a b a ( ) ( ) − f b b a ( ) ( ) 2 ( ) ( ) a b f b a + − 2 ( ) ( ) ( ) f a f b b a + − 2 2 4 ( ) ( ) ( ) ( ) a b f a f f b b a + + + − 0 ( ) ( ) n b i i a i f x dx A f x = 综合上述形式，希望建立如下形式的求积公式：
定义如果某个求积公式对于次数≤m的所有多项式都精确 成立,但对某一个m+1次多项式不成立,则称该求积 公式具有m次代数精度。 说明:只要验证求积公式对于∫(x)=1,x,…,xm都准确 成立即可,即 b 2 ∑4==b-a,∑4x=-Jxd i=0 i=0 2 ∑4x"= b b"-a i=0 m+1
定义 如果某个求积公式对于次数≤m的所有多项式都精确 成立，但对某一个m+1次多项式不成立，则称该求积 公式具有m次代数精度。 说明：只要验证求积公式对于 都准确 成立即可，即 ( ) , , , 1 m f x x x = 0 1 , n b i a i A dx b a = = = − 2 2 0 2 , n b i a i b a A x xdx = − = = , 0 1 . n m m b m m i a i b a A x x dx = m − = = +
例1判断求积公式∫f(xkf(-33)+∫(5/3) 的代数精度。 解:分别代入∫(x)=1,x,x,进行验证: 当(x)=1,∫c=2=1+1=f(-√5/3)+f(√5/3 当f(x)=x,Jxd=0=53+53=(、3+N5; 当f(x)=x,x=23=13+13=f(-√5/)+5/; 当/()=x,x=0=(小9+(5y=(的+5 当()=x,[=25小3+=(9+153 故此求积公式的代数精度为3
例1 判断求积公式 的代数精度。 1 1 f x dx f f ( ) ( ) ( ) 3 3 3 3 − − + 解：分别代入 进行验证： 2 f x x x ( ) , , , =1 1 1 1 2 1 1 3 3 3 3 dx f f ( ) ( ); − = = + = − + 当 f x( ) , = 1 1 1 xdx f f 0 3 3 3 3 3 3 3 3 ( ) ( ); − = = − + = − + 当 f x x ( ) , = 1 2 1 x dx f f 2 3 1 3 1 3 3 3 3 3 ( ) ( ); − = = + = − + 当 2 f x x ( ) , = 1 3 3 3 1 x dx f f 0 3 3 3 3 3 3 3 3 ( ) ( ) ( ) ( ); − = = − + − = − + 当 3 f x x ( ) , = 1 4 4 4 1 x dx f f 2 5 3 3 3 3 3 3 3 3 ( ) ( ) ( ) ( ). − = − + − = − + 当 4 f x x ( ) , = 故此求积公式的代数精度为3
2、插值型数值积分—牛顿一柯特斯求积公式 已知数据点列(x;,y)i=0,1,,n,可以得到 Lagrange插值多项式Ln(x),满足∫(x)=L(x)+R(x) 于是,f(x)d=JL(x)k+Rx) 由于 f(x)≈Ln(x), 故有 ∫(x)d!L(xlt
2、插值型数值积分——牛顿－柯特斯求积公式 已知数据点列 ( , ) , , , , 0 1 i i x y i n = 可以得到 Lagrange插值多项式 ( ), L x n 满足 ( ) ( ) ( ). n n f x L x R x = + 于是 ( ) ( ) ( ) b b b n n a a a f x dx L x dx R x dx = + 由于 ( ) ( ), n f x L x 故有 ( ) ( ) b b n a a f x dx L x dx