牛顿柯特斯公式.pptVIP

牛顿柯特斯公式第1页，共15页，星期日，2025年，2月5日第2页，共15页，星期日，2025年，2月5日二、Newton-Cotes公式的代数精度所以I=S，表明辛卜生公式对于次数不超过三次的多项式准确成立，用同样的方法可以验证对于f(x)=x4，辛卜生公式不成立，因此辛卜生公式的代数精度可以达到三次。第3页，共15页，星期日，2025年，2月5日上式中被积函数是奇函数，积分区间关于原点对称，故积分值为0，即：所以2n阶N-C公式至少具有2n+1次代数精度。第4页，共15页，星期日，2025年，2月5日三、几种低阶Newton-Cotes求积公式的余项证明：这里被积函数中的因子(x－a)(x－b)在区间[a,b]上不变号（非正），故由积分中值定理，在[a,b]内至少存在一点?，使：第5页，共15页，星期日，2025年，2月5日证明：在[a,b]区间上构造三次多项式H(x)，让H(x)满足插值条件（带导数插值）：而辛卜生公式至少具有三次代数精度，因此对上述三次多项式H(x)应准确成立，即有：其插值余项为：第6页，共15页，星期日，2025年，2月5日因此，辛卜生公式的误差就是对上述误差公式的积分：第7页，共15页，星期日，2025年，2月5日四复化求积公式在实验计算中常用的就是以上三种低阶的N-C公式，但若积分区间比较大，直接使用这些求积公式，则精度难以保证；若增加节点，就要使用高阶的N-C公式，然而前面已指出，当n?8时，由于N-C公式的收敛性和稳定性得不到保证，因此不能采用高阶的公式，事实上，增加节点，从插值的角度出发，必然会提高插值多项式的次数，Runge现象表明，一般不采用高次插值，亦即不用高阶N-C公式，为提高精度，当增加求积节点时，考虑对被积函数用分段低次多项式近似，由此导出复化求积公式。第8页，共15页，星期日，2025年，2月5日1、复化梯形公式第9页，共15页，星期日，2025年，2月5日2、复化辛普森公式步长h越小，截断误差越小。与复化梯形公式的分析相类似，可以证明，当n??时，用复化Simpson公式所求得的近似值收敛于积分值，而且算法具有数值稳定性。第10页，共15页，星期日，2025年，2月5日xi01/81/43/81/25/83/47/81f(xi)10.9973978………0.8414709第11页，共15页，星期日，2025年，2月5日