利用复化梯形公式复化simpson 公式计算积分

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分别用复化梯形求积公式和复化辛普森求积公式计算积分

1习题三1. 用辛普森求积公式计算积分dx e x ∫−10，并估计误差。

2. 给定数据表x 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6)(x f 3.12014 4.042569 6.04241 8.03014 10.46675分别用复化梯形求积公式和复化辛普森求积公式计算积分.)(6.28.1dx x f ∫3. 分别用变步长求积方法和龙贝格求积方法计算下列积分，并估计误差：（1）;sin 40dx xx ∫π（2）;1)1ln(102dx x x ∫++ （3）;)1ln(110dx x x ∫+ （4）.110∫+xdx 4. 确定下列求积公式的待定参数，使其代数精度尽量高，并指出其代数精度的准确次数：（1）);()0()()(210h f A f A h f A dx x f hh ++−≈∫− （2）);()0()()(21022h f A f A h f A dx x f hh ++−≈∫−（3）).0()1()0()(21010f A f A f A dx x f ′++≈∫ 5. 证明求积公式 )]()([12)]()([2)(0121010x f x f h x f x f h dx x f x x ′−′++≈∫ 具有3次代数精度，其中01x x h −=.6. 利用高斯-勒让德公式计算积分)(14102π=+∫dx x 的近似值. 7. 利用高斯-切比雪夫求积公式计算积分dx x x ∫−−−112211 的近似值。

8. 已知函数)(x f y =的如下数据：x 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.4)(x f 0.8365 0.9095 1 1.1105 1.2446 1.6017利用李查逊外推法计算)1(y ′.。

复化梯形公式和复化辛普生公式

return result;
}
void simpson::integration()//实现积分
{
cout<<"输入上限和下限";
cin>>b>>a;
cout<<"输入你要使用simposn法则的数目(即等分数)";
cin>>n;
h=(b-a)/n;
sum_even_terms=0.0;
sum_odd_terms=0.0;
for(k=1;k<n;k++)
{
sum_even_terms+=sine(k*h);
}
for(k=0;k<n;k++)
{
sum_odd_terms+=sine((2*k+1)*h/2);
}
integral=(2.0*sum_even_terms+4.0*sum_odd_terms+sine(b)+1)*h/6.0;
《数值分析》实验报告
姓名
学号
日期
2012．11.20
实验室
设备编号
实验题目
用复化梯形公式和复化辛普生公式求I=∫01sinx/xdx
一实验目的
1．了解复化梯形公式和复化辛普生公式。
2.用复化梯形公式和复化辛普生公式求I=∫01sinx/xdx。
二实验内容
算法：复化梯形公式是Tn=∑h/2[f(xi)+ f(xi+1)]=(b-a)/2n[f(a)+2∑f(xi)+f(b)]记子段[xi,xi+1]的中点为xi+1/2,则复化Simpson公式为Sn=∑h/6[f(xi)+4f(xi+1/2)+ f(xi+1)]=b-a/6n[f(a)+4∑f(xi+1/2)+2f(xi)+f(b)]

用复合梯形公式和复合辛普森公式求函数积分

附录一：
《数值分析》实验报告（模板）
学号********班级信科121姓名张凯茜
【实验课题】用复合梯形公式和复合辛普森公式求函数积分
【实验目标】
1.掌握复合梯形公式与复合辛普森公式的基本思想。掌握常用的数值积分方法(特别是梯形法、Simpson方法、Cotes公式、Romberg算法以及Gauss求积公式)的原理。
【附程序】
复合梯形公式
functionT=comptra(a,b,tol)
h=b-a;
k=0;
T=((f(a)+f(b))*h)/2;
P=T+1;
whileabs(P-T)>tol
P=T;
m=0; h=h/2;
fori=1:2^k
m=m+f(a+(2*i-1)*h);
end
T=0.5*P+m*h; k=k+1;
2.学会用matlab编程实现用复合梯形公式与复合辛普森公式求积分。
3.熟悉matlab软件的使用,通过实验体会常用数值积分方法的逐步精致化过程。
【理论概述与算法描述】
1.根据梯形公式，将区间【a,b】划分为n等份，分点x(k)=a+kh,h=(b-a)/n,k=0,1,2,3,……，在每个区间【x(k),x(k+1)】(k=0,1,2……n-1)上采用梯形公式，得
end
复合辛普森公式
functionS=comsinp(a,b,tol)
h=b-a;
k=1;
S=((f(a)+f(b)+4*f((a+b)/2))*h)/6;
P=S;
whileabs(P-S)>tol
P=S;

选用复合梯形公式,复合Simpson公式,计算

数值分析实验三班级：10信计2班学号：59 姓名：王志桃分数一·问题提出：选用复合梯形公式，复合Simpson 公式，计算（1） I =dx x ⎰-4102sin 4 ()5343916.1≈I（2） I = dx x x⎰1sin ()9460831.0,1)0(≈=I f（3） I = dx xe x⎰+1024（4） I = ()dx x x ⎰++10211ln二·实验要求：1.编制数值积分算法的程序2.分别用两种算法计算同一个积分，并比较计算结果3.分别取不同步长()/ a b h -=n ，试比较计算结果（如n = 10, 20等）4.给定精度要求ε，试用变步长算法，确定最佳步长三·实验流程图：复化梯形公式：输入端点 a , b 正整数 n直接计算TN=h/2*[f(a)+2∑f(x k )+f(b)] k=1,2…,n-1输出定积分近似值TN复化Simpson 公式输入端点 a , b 正整数 n输出定积分近似值SN（1）置h=(b-a)/(2n)（2） F0=f(a)+f(b) ， F1=0 ， F2=0（3）对j=1,2,…,2n-1循环执行步4到步5（4）置x=a+jh（5）如果j 是偶数，则F2=F2+f(x)，否则F1=F1+f(x)（6）置SN=h(F0+4F1+2F2)/3（7）输出SN,停机四·源程序：#include<iostream>#include<math.h>using namespace std;#define n 20//此为步长double f1(double x){double y;y=sqrt(4-sin(x)*sin(x));return y;}double f2(double x){if(x==0)return 1;double y;y=sin(x)/x;return y;}double f3(double x){double y;y=exp(x)/(4+x*x);return y;}double f4(double x){double y;y=log(1+x)/(1+x*x);return y;}int main(){int j;double e=0.000001,h,F0,F1,F2,a,b,x,S;cout<<"利用复化Simpson公式求积分"<<endl;//1a=0;b=0.25*3.141592;h=(b-a)/(2*n);F0=f1(a)+f1(b);F1=F2=0;for(j=1;j<2*n;j++){x=a+j*h;if(j%2==0)F2=F2+f1(x);elseF1=F1+f1(x);}S=((F0+F1*4+F2*2)*h)/3;cout<<"第一个积分公式:端点a为"<<a<<"、b为"<<b<<",n为"<<n<<endl<<"结果为"<<S<<endl;//2a=0;b=1;h=(b-a)/(2*n);F0=f2(a)+f2(b);F1=F2=0;for(j=1;j<2*n;j++){x=a+j*h;if(j%2==0)F2=F2+f2(x);elseF1=F1+f2(x);}S=(F0+F1*4+F2*2)*h/3;cout<<"第二个积分公式:端点a为"<<a<<"、b为"<<b<<",n为"<<n<<endl<<"结果为"<<S<<endl;//3a=0;b=1;h=(b-a)/(2*n);F0=f3(a)+f3(b);F1=F2=0;for(j=1;j<2*n;j++){x=a+j*h;if(j%2==0)F2=F2+f3(x);elseF1=F1+f3(x);}S=(F0+F1*4+F2*2)*h/3;cout<<"第三个积分公式:端点a为"<<a<<"、b为"<<b<<",n为"<<n<<endl<<"结果为"<<S<<endl;//4a=0;b=1;h=(b-a)/(2*n);F0=f4(a)+f4(b);F1=F2=0;for(j=1;j<2*n;j++){x=a+j*h;if(j%2==0)F2=F2+f4(x);elseF1=F1+f4(x);}S=(F0+F1*4+F2*2)*h/3;cout<<"第四个积分公式:端点a为"<<a<<"、b为"<<b<<",n为"<<n<<endl<<"结果为"<<S<<endl<<endl;cout<<"利用复化梯形公式求积分"<<endl;//1a=0;b=0.25*3.141592;h=(b-a)/n;F0=f1(a)+f1(b);F1=0;for(j=1;j<n;j++){x=a+j*h;F1=F1+f1(x);}S=((F0+F1*2)*h)/2;cout<<"第一个积分公式:端点a为"<<a<<"、b为"<<b<<",n为"<<n<<endl<<"结果为"<<S<<endl;//2a=0;b=1;h=(b-a)/n;F0=f2(a)+f2(b);F1=0;for(j=1;j<n;j++){x=a+j*h;F1=F1+f2(x);}S=((F0+F1*2)*h)/2;cout<<"第二个积分公式:端点a为"<<a<<"、b为"<<b<<",n为"<<n<<endl<<"结果为"<<S<<endl;//3a=0;b=1;h=(b-a)/n;F0=f3(a)+f3(b);F1=0;for(j=1;j<n;j++){x=a+j*h;F1=F1+f3(x);}S=((F0+F1*2)*h)/2;cout<<"第三个积分公式:端点a为"<<a<<"、b为"<<b<<",n为"<<n<<endl<<"结果为"<<S<<endl;//4a=0;b=1;h=(b-a)/n;F0=f4(a)+f4(b);F1=0;for(j=1;j<n;j++){x=a+j*h;F1=F1+f4(x);}S=((F0+F1*2)*h)/2;cout<<"第四个积分公式:端点a为"<<a<<"、b为"<<b<<",n为"<<n<<endl<<"结果为"<<S<<endl;return 0;}五．实验结果六．实验心得：通过本次实验，我掌握了求数值积分的各种方法。

数值计算考题五——复合梯形求积公式与复合辛普森求积公式求积分

数值计算考题五1. 分别用复合梯形求积公式与复合辛普森求积公式求积分I=⎰102x e sinx dx 的近似值，要求误差不超过ε=0.5⨯10-5.解：方法一：复合梯形求积公式复合梯形求积公式是将积分区间划分为n 个很小的区间，然后将各个小区间的面积相加而得到在整个积分区间上的积分，当分成的小区间数n →∞时，求得的面积就等于积分的精确值。

由复合梯形求积公式的余项R n T 可得满足精度要求≤ε0.5⨯10-5时区间()b a ,被分成的区间数n 的最小值为700，所以在编程时循环次数应大于等于这个值，方可满足精度要求。

以下是编写的C 语言程序：#include<stdio.h>#include<math.h>void main(){int n=700,i;double x,f=0.0,t,h,T=0.0,c=2.0,a=0.0,b=1.0;h=(b-a)/n;for(i=0;i<n;i++){x=a+i*h;f=f+exp(pow(x,c))*sin(x);}t=(h/2)*(2*f+sin(1)*exp(1));printf("T=%f\n",t);}输出结果为T=0.778746.方法二：复合辛普森求积公式：复合辛普森求积法是将积分区间分割之后，在每个小区间[x i ,x i+1]上运用辛普森求积公式。

以下是编写的c 语言程序：#include<stdio.h>#include<math.h>void main(){int n=700,i;double x1,x2,f1=0.0,f2=0.0,t,h,T=0.0,c=2.0,a=0.0,b=1.0;h=(b-a)/n;for(i=0;i<n;i++){x1=a+i*h;x2=a+(i+0.5)*h;f1=f1+exp(pow(x1,c))*sin(x1);f2=f2+exp(pow(x2,c))*sin(x2); }t=(h/6)*(2*f1+sin(1)*exp(1)+4*f2); printf("T=%f\n",t);}程序输出结果为0.778745.2. 用高斯求积法求上述积分的近似值。

数值分析复化Simpson积分公式和复化梯形积分公式计算积分的通用程序

数值分析第五次程序作业PB09001057 孙琪【问题】分别编写用复化Simpson 积分公式和复化梯形积分公式计算积分的通用程序；用如上程序计算积分： I (f )=∫sin (x )dx 40取节点x i ， i =0,…,N,N 为2k ,k =0,1,…,12，并分析误差；简单分析你得到的数据。

【复化Simpson 积分公式】Simpson 法则：∫f (x )dx ≈b −a 6[f (a )+4f (a +b 2)+f (b )]b a 使用偶数个子区间上的复合Simpson 法则：设n 是偶数，x i =a +ih , h =b−a n ,(0≤i ≤n) 则有∫f (x )dx =∫f (x )dx +∫f (x )dx +⋯+∫f (x )dx =∑∫f (x )dx x 2i x 2i−2n 2i=1x n x n−2x 4x 2x 2x 0b a 将Simpson 法则应用于每一个区间，得到复合Simpson 法则：∫f (x )dx ≈h 3b a [f (x 0)+2∑f (x 2i−2)n 2i=2+4∑f (x 2i−1)n 2i=1+f (x n )] 公式的误差项为：−1180(b −a )h 4f (4)(δ) 其中δ∈(a,b)【复化梯形积分公式】梯形法则：对两个节点相应的积分法则称为梯形法则：∫f (x )dx ≈b −a 2b a [f (a )+f (b )] 如果划分区间[a,b]为：a =x 0<x 1<⋯<x n =b那么在每个区间上可应用梯形法则，此时节点未必是等距的，由此得到复合梯形法则：∫f (x )dx =∑∫f (x )dx x i x i−1n i=1b a ≈12∑(x i −x i−1)[f (x i−1)+f (x i )]ni=1 对等间距h=(b-a)/n 及节点x i =a +ih ，复合梯形法则具有形式：∫f (x )dx ≈h 2[f (a )+2∑f (a +ih )n−1i=1+f (b )]b a 误差项为：−112(b −a )h 2f ′′(δ)【算法分析】复合Simpson 法则和复合梯形法则的算法上述描述中都已介绍了，在此不多做叙述。

利用数值积分公式求解积分方程分别用复化求积公式和高斯型求积公式

利用数值积分公式求解积分方程分别用复化求积公式和高斯
型求积公式
数值积分方法通常用于求解无法解析求解的定积分问题，其中复化求积公式和高斯型求积公式是两种常见的数值积分方法。

1. 复化求积公式：
复化求积公式是通过将积分区间等分成多个小区间，并在每个小区间上采用简单的数值积分公式来逼近原积分问题。

常见的复化求积公式包括梯形法则和Simpson法则。

梯形法则：将积分区间[a, b]等分成n个小区间，每个小区间
用梯形面积的方法求解，然后将各个小区间的积分结果相加得到最终的积分近似值。

Simpson法则：将积分区间[a, b]等分成n个小区间，每个小区
间用Simpson公式求解，然后将各个小区间的积分结果相加得到最终的积分近似值。

2. 高斯型求积公式：
高斯型求积公式是通过将积分区间映射为[-1, 1]上的积分问题，然后通过选取合适的节点和权重，将原积分问题转化为有限个加权节点的求和问题。

常见的高斯型求积公式包括Gauss-Legendre公式和Gauss-Hermite公式。

Gauss-Legendre公式：适用于求解定义在[-1, 1]区间上的定积
分问题，根据节点个数的不同，可以得到不同阶数的Gauss-Legendre公式。

Gauss-Hermite公式：适用于求解定义在整个实数轴上的定积分问题，通过选取合适的节点和权重，将原积分问题转化为有限个加权节点的求和问题。

总结：复化求积公式适用于一般的定积分问题，可以通过合理选择划分区间和数值积分公式来提高数值积分的精度。

而高斯型求积公式通常适用于具有特殊形式或定义域的定积分问题，可以通过选取合适的节点和权重来获得较高的数值积分精度。

利用复化梯形公式、复化simpson 公式计算积分

实验目旳或规定
1、运用复化梯形公式、复化simpson公式计算积分
2、比较计算误差与实际误差
实验原理(算法流程图或者含注释旳源代码）
取ｎ=2,3,…,10分别运用复化梯形公式、复化sｉｍpｓon公式计算积分 ,并与真值进行比较，并画出计算误差与实际误差之间旳曲线。
运用复化梯形公式旳程序代码如下:
fｕnction f=ｆx(x)
fｕnctｉonf=ｆｘ1（x)
f=x.^４;
a=0;%积分下线
b＝1;%积分上线
T＝[];％用来装不同n值所计算出旳成果
forn=2：10
h=（ｂ-a)／（2*n）；％步长
x=zeros(1,2*n+1)；%给节点定初值
foｒｉ=1:2*n＋1
x（ｉ）＝a+(i－1)＊h；％给节点赋值
eｎｄ
y=x．^4;%给相应节点处旳函数值赋值
实
验
结
果
分
析
及
心
得
体
会
上图是运用复化梯形公式所画出旳误差。其中：红线是计算误差,‘＊’号是实际误差。-0．０017是计算误差。0．041７、０.0185、0．01０4、0.00670.０046、0.0034、0.0０26、0.0021、0.0０1７是n值分别为2到10旳实际误差。
上图是运用复化sｉmpson公式所画出旳误差。其中:红线是计算误差,‘＊’号是实际误差。
t＝０;
ｆor i=1:ｎ
ｔ=ｔ+h／３*（ｙ（２*i－1）+4*ｙ（2*i)+y(2*i＋１));%运用复化sｉmpｓoｎ公式求值
end
T=[T,t];％把不同n值所计算出旳成果装入T中
end

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实验
目
的
或
要
求1、利用复化梯形公式、复化simpson 公式计算积分 2、比较计算误差与实际误差
实
验
原
理
（
算
法
流
程
图
或
者
含
注
释
的
源
代
码
）
取n=2,3,…,10分别利用复化梯形公式、复化simpson 公式计算积分1
20I x dx =⎰，并与真值进行比较，并画出计算误差与实际误差之间的曲线。

利用复化梯形公式的程序代码如下： function f=fx(x) f=x.^2; ％首先建立被积函数，以便于计算真实值。

a=0; ％积分下线 b=1; ％积分上线 T=[]; ％用来装不同n 值所计算出的结果 for n=2:10; h=(b-a)/n; ％步长 x=zeros(1,n+1); ％给节点定初值 for i=1:n+1 x(i)=a+(i-1)*h; ％给节点赋值 end y=x.^2; ％给相应节点处的函数值赋值 t=0; for i=1:n t=t+h/2*(y(i)+y(i+1)); ％利用复化梯形公式求值 end T=[T,t]; ％把不同n 值所计算出的结果装入 T 中 end R=ones(1,9)*(-(b-a)/12*h.^ 2*2); ％积分余项（计算误差）
true=quad(@fx,0,1); ％积分的真实值
A=T-true; ％计算的值与真实值之差（实际误差）
x=linspace(0,1,9);
plot(x,A,'r',x,R,'*') ％将计算误差与实际误差用图像画出来
注：由于被积函数是x.^2，它的二阶倒数为2，所以积分余项为：(-(b-a)/12*h.^ 2*2)
实
验
原
理
（
算
法
流
程
图
或
者
含
注
释
的
源
代
码）利用复化simpson 公式的程序代码如下：
同样首先建立被积函数的函数文件：
function f=fx1(x)
f=x.^4;
a=0; ％积分下线
b=1; ％积分上线
T=[]; ％用来装不同n值所计算出的结果
for n=2:10
h=(b-a)/(2*n); ％步长
x=zeros(1,2*n+1); ％给节点定初值
for i=1:2*n+1
x(i)=a+(i-1)*h; ％给节点赋值
end
y=x.^4; ％给相应节点处的函数值赋值
t=0;
for i=1:n
t=t+h/3*(y(2*i-1)+4*y(2*i)+y(2*i+1)); ％利用复化simpson公式求值end
T=[T,t] ; ％把不同n值所计算出的结果装入T中
end
R=ones(1,9)*(-(b-a)/180*((b-a)/2).^4*24) ; ％积分余项（计算误差）
true=quad(@fx1,0,1); ％积分的真实值
A=T-true; ％计算的值与真实值之差（实际误差）
x=linspace(0,1,9);
plot(x,A,'r',x,R,'*')
法二：
a=0;
b=1;
T=[];
for n=2:10
h=(b-a)/(2*n);
x=zeros(1,2*n+1);
for i=1:2*n+1
x(i)=a+(i-1)*h;
end
y=x.^4;
t=y(1)+y(2*n+1);
for i=1:n
t=t+4*y(2*i)+2*y(2*i-1);
end
T=[T,h/3*t];
end
true=quad(@fx1,0,1);
A=T-true;
x=linspace(0,1,9);
plot(x,A)
此法与第一种一样，只是所用的表达式不同。

注：由于被积函数是x.^4，它的四阶倒数是24，所以它的积分余项是：(-(b-a)/180*((b-a)/2).^4*24)
实
验结果分析及心得体会上图是利用复化梯形公式所画出的误差。

其中：红线是计算误差，‘＊’号是实际误差。

-0.0017是计算误差。

0.0417、0.0185、0.0104、0.0067 0.0046、0.0034、0.0026、0.0021、0.0017是n值分别为2到10的实际误差。

上图是利用复化simpson公式所画出的误差。