Лекция 6. Численное интегрирование функций презентация

Содержание

Численное интегрирование функций Подходы: замена исходной функции f (x) (заданной таблично или аналитически) интерполирующим полиномом P(x) с известной первообразной; подбор оптимальных узлов интегрирования при аналитически заданной функции f (x); вероятностные или

Слайд 1Тема. Численное интегрирование функций
Решаемые задачи:
вычисление объемов тел;
вычисление площадей фигур;
вычисление длин кривых;
и

т.д.











Слайд 2Численное интегрирование функций
Подходы:
замена исходной функции f (x) (заданной таблично или аналитически)

интерполирующим полиномом P(x) с известной первообразной;
подбор оптимальных узлов интегрирования при аналитически заданной функции f (x);
вероятностные или статистические методы.








Слайд 3Вероятностные (статистические) методы
Пример: задан шар

Соотношение объёмов шара и куба, в который

вписан шар:










Слайд 4Вероятностные (статистические) методы
В пределе


Тогда











Слайд 5Методы с подбором узлов
На отрезке [–1,1]


При переходе к отрезку [a, b]

имеем















Слайд 6Интегрирование интерполирующих полиномов
При замене f (x) интерполирующим полиномом










Слайд 7Интегрирование интерполирующих полиномов
При замене f (x) интерполирующим полиномом










Слайд 8Интегрирование интерполирующих полиномов
Формулы прямоугольников:
левосторонних;
правосторонних;
центральных.












Слайд 9Формула левосторонних прямоугольников
На отрезке [xi, xi+1] полагаем p =1, Pi(x) =

yi. Получаем:



Для равномерной сетки















Слайд 10Формула левосторонних прямоугольников
















Слайд 11Формула правосторонних прямоугольников
На отрезке [xi, xi+1] полагаем p =1, Pi(x) =

yi+1. Получаем:



Для равномерной сетки















Слайд 12Формула правосторонних прямоугольников

















Слайд 13Формула центральных прямоугольников
На отрезке [xi, xi+1] полагаем p =1,


Получаем:














Слайд 14Формула трапеций
На отрезке [xi, xi+1] полагаем p =1,
















Слайд 15Формула трапеций
На отрезке [a, b]


Для равномерной сетки


















Слайд 16Формула трапеций




















Слайд 17Квадратурные формулы
Вспомним формулу


Выполним подстановку:























Слайд 18Квадратурные формулы
Если предположить, что cij = yip+j⋅Cij, то




где Aij – квадратурные

коэффициенты. Тогда




















Слайд 19Квадратурные формулы
Если Pi(x) = Lp,i(x), т.е.


то



















Слайд 20Квадратурные формулы
Тогда


Для p = 1 имеем:


















Слайд 21Квадратурные формулы
Интегрируем:


















Слайд 22Квадратурные формулы
В итоге





Получили формулу трапеций.


















Слайд 23Квадратурные формулы
Для p = 2 имеем:


















Слайд 24Квадратурные формулы
Интегрируем:





и т.д.


















Слайд 25Квадратурные формулы
В итоге получим:



Это формула Симпсона:


















Слайд 26Квадратурные формулы
Для отрезка [a, b]





















Слайд 27Квадратурные формулы
Если сетка равномерная, то


т.е. коэффициенты Aj не зависят от индекса

i. Для отрезка [a, b]





















Слайд 28Квадратурные формулы
Интерполирующий полином



т.е.



















Слайд 29Квадратурные формулы
Тогда



















Слайд 30Коэффициенты Ньютона-Котеса
В случае равномерной сетки положим


Здесь Hi – коэффициенты Ньютона-Котеса. Т.е.



















Слайд 31Коэффициенты Ньютона-Котеса
Свойства коэффициентов Ньютона-Котеса:




















Слайд 32Примеры


n = 6


Слайд 33Примеры



Левосторонние прямоугольники:


Слайд 34Примеры



Правосторонние прямоугольники:


Слайд 35Примеры



Трапеции:


Слайд 36Примеры



Формула Симпсона:


Слайд 37Примеры
Формула Симпсона:


Слайд 38Примеры
Точность интегрирования:


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика