Оценка точности вычисления определенного интеграла.
Погрешность вычисления значения интеграла при числе шагов , равном , определяется по формуле Рунге: где - значения интеграла при числе шагов, равном , - порядок точности, равный для формулы левых (правых) прямоугольников, 2 для формулы трапеций и 4 для формулы Симпсона. Таким образом, интеграл вычисляется по выбранной формуле (прямоугольников, трапеций, парабол Симпсона) для последовательных значений числа шагов , , , и т.д. Процесс вычислений заканчивается, когда для очередного значения будет выполнено условие , где ε; ‑ заданная точность. Пример 5.1. Вычислить определенный интеграл методами прямоугольников, трапеций и парабол:
Решение. Выберем на отрезке интегрирования различных узлов Шаг разбиения для равноотстоящих узлов определяем по формуле Сравнивая формулы 5.4, 5.5, 5.13 и 5.16, обратим внимание, что определенный интеграл приближенно можно вычислять по формуле где - числовые коэффициенты, на которые умножаются значения функции в узлах : - для метода левых прямоугольников; - для метода правых прямоугольников; - для метода трапеций; - для метода парабол Вычислим значения функции в узлах (табл. 5.3). Таблица 5.3
Вычислим интеграл: По формуле левых прямоугольников По формуле правых прямоугольников По формуле трапеций По формуле парабол Пример 5.2. Вычислить с помощью программы Excel определенный интеграл методом трапеций .
|