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计算方法-4.5Newton-cotes公式的精度选读.ppt

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4.5 牛顿-柯特斯公式的精度 * * 4.5.1 截断误差 Newton-cotes公式的余项 由多项式代替函数 求积公式的余项 * * 截断误差的上界估计 引进变换 ,并注意到 ,有 Newton-Cotes求积公式的余项 * * 定理3 当 为偶数时,牛顿-柯特斯公式至少有 次代数精度. 证明:以辛普森公式为例,来证明这个结论。 仍精确成立。 * * * * 通过计算得到 * * 所以 由于 * * 于是 因此,辛普森公式的代数精度是3。 * * 4.5.2 Newton-Cotes求积公式的截断误差分析 1. 梯形公式 * * 则 即为梯形公式的截断误差估计 * * 2. 辛普森公式 直接用公式求解 因为t(t-1)(t-2)在区间[0,2]上不保持常号,所以中值定理不能使用,因此需要换一种方法求解。 * * 由于辛普森公式对3次代数多项式精确,故可取插值条件 形成f(x)的三次Hermite插值多项式P3(x),则有 * * 即为Simpson公式的截断误差估计 * * 3. 复合梯形公式 梯形公式的截断误差为 对复合梯形公式,将上式应用于每个小区间,得 * * 故 即为复合梯形公式的截断误差估计 * * 4. 复合辛普森公式 辛普森公式的截断误差为 对复合辛普森公式,将上式应用于每个小区间,得 * * 即为复合辛普森公式的截断误差估计 * * 5. 复合柯特斯公式 柯特斯公式用的不多,只给出R[f]的形式 (1)柯特斯公式的截断误差 (2)复合柯特斯公式的截断误差 n:分割的(大)区间数 1个子区间 a b 共n个区间 4n+1个节点 4n个小区间 * * 4.5.3 事后估计误差的近似方法 * * (1)对复合辛普森公式,假定[a,b]分成n个子区间 2n+1个节点 2n个小区间 b a 第1个子区间 第n个子区间 (2)假定[a,b]分成2n个子区间 b a 第1个子区间 第2n个子区间 共4n+1个节点 4n个小区间 4n个子区间 * * 若成立,则结束计算,认为S2N为所求值 * * 若不成立,可将[a,b]继续对分下去 同理 对复合梯形公式 对复合柯特斯公式 复合辛普森公式最常用 * * 由于复合梯形公式的截断误差为 * * 则节点数为1001 * * 计算列表如下:
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