Approximate Integration 近似積分
黎曼求和搀愧,我們把對應(yīng)的[a, b]分成n份,每份大概為 Δx = (b - a)/n
這個(gè)時(shí)候城侧,有:
我們可以用左邊的頂點(diǎn)求和易遣,為:
對應(yīng)的圖像為:
或者,我們用右邊的頂點(diǎn)求和嫌佑,為:
對應(yīng)的圖像為:
當(dāng)我們用中點(diǎn)去求近似的時(shí)候豆茫,會(huì)比左邊,右邊要更好
Midpoint Rule 中點(diǎn)原則
原則定義:
Trapezoidal Rule 梯形原則
原則定義:
這里屋摇,我們可以通過
化簡為上面的公式
例子
一些例子揩魂,
因?yàn)楸容^簡單,只是應(yīng)用炮温,這里就截個(gè)圖
例子1
這里分別用 梯形原則 火脉, 中點(diǎn)原則 求值
n為5的時(shí)候,帶入即可:
對應(yīng)的圖像為:
對應(yīng)的 中點(diǎn)原則 求值,為:
對應(yīng)的圖像為:
我們通過積分倦挂,求得對應(yīng)的真實(shí)值為:
這個(gè)時(shí)候畸颅,我們對比一下對應(yīng)的error誤差:
(Et 表示 Trapezoidal Rule 梯形原則的誤差, Em 表示 Midpoint Rule 中點(diǎn)原則的誤差)
根據(jù)上面的值方援,我們可以得到没炒,對應(yīng)的值大約為:
例子1的地方,
我們用 L 表示左頂點(diǎn)求值犯戏, R表示右頂點(diǎn)求值送火, T表示梯形求值, M表示中點(diǎn)求值
我們可以得到對應(yīng)n的時(shí)候笛丙,對應(yīng)的值
根據(jù)上面的近似值漾脂,可以得到對應(yīng)的相對誤差E
我們可以通過表格發(fā)現(xiàn),對應(yīng)的 L胚鸯, R骨稿, 沒有 T 和 M相對誤差小
Error Bounds 誤差范圍
對應(yīng)的誤差范圍:
例子2
根據(jù)上面的公式,這里 根據(jù)
可以得到:
最后得到結(jié)果:
即:
所以姜钳, n = 41的時(shí)候坦冠, 可以滿足對應(yīng)的精度。
同理哥桥, 對 Midpoint Rule 中點(diǎn)原則
有:
例子3
(a)我們當(dāng) a = 0辙浑,b = 1,n = 10拟糕, 和 中點(diǎn)原則 可以有:
(b)我們可以得到
可以求得:
根據(jù)上面的公式判呕,可以得到:
Simpson’s Rule 辛普森法則
例子4
簡單套 Simpson’s Rule 辛普森法則 公式,
Error Bound for Simpson’s Rule
這里當(dāng)2次翻倍的時(shí)候送滞,也就是4次求導(dǎo)
可以得到對應(yīng)的 辛普森法則侠草, 求出 辛普森法則 的誤差范圍
例子6
這個(gè)時(shí)候,我們要對應(yīng)的進(jìn)度到達(dá)0.0001
我們先多次求導(dǎo)犁嗅,可以得到:
這里因?yàn)樽宰兞糠秶窃?和2之間边涕,所以
根據(jù)上面的公司,有不等式:
有:
即: