高等数值计算方法学习笔记第4章第二部分【数值积分(数值微分)】

2023-11-15

四、龙贝格求积公式(第三次课)

1.梯形法的递推化 (变步长求积法)

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课堂推导:(在考试范围之内!)
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收敛太慢。

2.龙贝格算法

如何提高收敛速度以节省计算量是龙贝格算法要讨论的中心问题。Richardson外推extrapolation。

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S是辛普森公式,T是梯形公式。
Romberg龙贝格
推导细节在后面。

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近似程度更好的原因是只考虑截断误差,不考虑舍入误差。二者的区别
假设导数相等,公式推导不难。
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下面是计算次序。
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下面还是比较重要的。
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就是π
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利用公式 ∣ I − T m ( k ) ∣ < ∣ T m ( k ) − T m ( k − 1 ) ∣ / ( 4 m − 1 ) |I-T_m^{(k)}|<|T_m^{(k)}-T_m^{(k-1)}|/(4^m-1) ITm(k)<Tm(k)Tm(k1)/(4m1)
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五、高斯求积公式

1.一般理论(1定义1例题)

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2n+1是代数精度,n是Ak的个数。
依据上面的公式带入即可。
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这个注不用管。

2.构造高斯求积公式方法(二)【定理加证明】

先确定了节点 xk ,后利用方程组求解系数Ak

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此证明是考试的最高难度!
充分性和必要性在这里插入图片描述
这里Hn是次数不超过n次的多项式集合。看书52页

5、Gauss型求积公式

5.1Gauss型求积公式的一般理论【2定理1例题】

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去掉了x0

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书31页公式3.5:在这里插入图片描述

和书61页:在这里插入图片描述

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??这个内积是怎么变为积分的。看第3章【逼近与拟合】的3.内积与内积空间
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此处 ρ ( x ) = x 2 \rho (x)=x^2 ρ(x)=x2
l(x)是拉格朗日的基函数。

5.2多种Gauss型求积公式

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与书122页的略有不同。不同的是n。书上从0开始,
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这里换元改变的积分上下界。 求积公式和误差都变了,Simpson细节可以看上节第4章第一部分【数值积分(数值微分)】
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ti对应xi回到区间0-1.,只要积分区间是[-1,1]就行
Simpson的结果是什么?
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书上第n=5有一行有问题。0.1039919745改为:0.0103991975
书124页。125页例题12重要。
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知识结构图(需要注意有例题的部分)

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最后的作业:
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