数值积分与数值微分.ppt
****************************************************************************************。**********。*************************************************故带权函数的Gauss型求积公式为二、常用的Gauss型求积公式1.Gauss—Legendre求积公式由于Legendre多项式是[-1,1]上以的正交多项式序列,以Legendre多项式的零点为求积节点,构造的积分公式称为Gauss—Legendre求积公式,求积系数为第53页,共80页,2024年2月25日,星期天*余项为其中为n次Legendre正交多项式。例8.7分别利用Newton—Cotes公式及Gauss—Legendre公式计算积分解(1)准确值第54页,共80页,2024年2月25日,星期天*(2)两点Gauss—Legendre公式(3)两个节点梯形公式(4)三点Gauss—Legendre公式(5)三个节点Simpson公式第55页,共80页,2024年2月25日,星期天*以xj为求积节点,求积系数为Gauss—Chebyschev求积公式为余项为2.Gauss—Chebyschev求积公式第56页,共80页,2024年2月25日,星期天*3.Gauss—Lagurre求积公式由于Lagurre多项式是上以权函数的正交多项式,其求积系数为余项表达式为其中是n次Lagurre正交多项式第57页,共80页,2024年2月25日,星期天*4.Gauss—Hermite求积公式由于Hermite多项式是上关于权函数的正交多项式,求积系数为余项第58页,共80页,2024年2月25日,星期天*四、复化Gauss型求积公式以Gauss—Legendre求积公式为例,将区间[a,b]划分为m个小区间由在每个小区间上运用n+1个点的Gauss—Legendre求积公式,作代换第59页,共80页,2024年2月25日,星期天*则其中其中tj是n+1次Legendre正交多项式的零点,Aj是相应的系数,故有近似公式余项为第60页,共80页,2024年2月25日,星期天*节点特别,若采用等距划分,即将[a,b]m等分,步长则复化Gauss—Legendre求积公式为余项第61页,共80页,2024年2月25日,星期天*例8.12取m=2,n=1应用复化Gauss—Legendre公式计算解准确值第62页,共80页,2024年2月25日,星期天*本章介绍的求积公式的特点(1)梯形公式和Simpson公式是低精度的方法,但对于光滑性比较差的被积函数有时效果比用高精度的方法要好,而且由于公式简单,因此使用非常广泛。特别在计算机上,复化梯形公式和复化Simpson公式便于采用逐次对分的方法,计算程序十分简单(2)Romberg积分公式,其算法简单,程序也便于实现。当节点增加时,前面的计算结果可以直接参与后面的计算,因而减少了计算量。同时有比较简单的误差估计法,由于能同时得到多个积分序列,在做收敛控制时,对不同性态的函数可采用不同的收敛序列作为精度控制,以其中最快的收敛序列来逼近积分,此方法的一个最大缺点是节点的增加是成倍的。(3)Gauss型求积公式的最大优点是精度高,数值计算稳定。但求积节点和求积系数都没有规则,,当节点增加时,前面的计算结果不能被利用,只能重新计算,因此利用计算机计算时,需先输入节点数和各种Gauss型求积公式的节点和系数数据。Gauss型求积公式的另一优点是适用于某些区间上的广义积分计算第63页,共80页,2024年2月25日,星期天*§6数值微分一、数据的数值微分设函数f(x)给出了一组数据其中节点xi满足1.利用Lagrange插值多项式求数值微分对f(x)进行Lagrange插值