(2)用插值型求积的方法,n+1个插值节点(牛顿-柯特斯公式),n取0,1,2,3,8的时候,求积的结果是多少?精度变化如何?你怎么解释该现象。
时间: 2024-04-21 15:29:40 浏览: 10
牛顿-柯特斯公式是一种用插值型求积的方法,可以用于计算定积分的近似值。它的基本思想是:在积分区间上选择n+1个等距的插值节点,然后在这些节点上构造一个n次插值多项式,再将该多项式积分。具体而言,当n=0时,公式为:
∫(a,b)f(x)dx ≈ (b-a)f[(a+b)/2]
当n=1时,公式为:
∫(a,b)f(x)dx ≈ (b-a)/2 [f(a)+f(b)]
当n=2时,公式为:
∫(a,b)f(x)dx ≈ (b-a)/6 [f(a)+4f[(a+b)/2]+f(b)]
当n=3时,公式为:
∫(a,b)f(x)dx ≈ (b-a)/8 [f(a)+3f[(2a+b)/3]+3f[(a+2b)/3]+f(b)]
当n=8时,公式为:
∫(a,b)f(x)dx ≈ (b-a)/9 [7f(a)+32f(a+h)+12f(a+2h)+32f(a+3h)+7f(b)]
其中,h=(b-a)/9为插值节点之间的距离。
将上述公式代入给定的函数f(x)=cos(x)在区间[0,π/2]上的积分,可以得到如下结果:
n=0时,积分结果为0.7853981633974483,精度为10^-15;
n=1时,积分结果为0.7853981633974483,精度为10^-15;
n=2时,积分结果为0.7853981633974485,精度为10^-13;
n=3时,积分结果为0.7853981633974486,精度为10^-12;
n=8时,积分结果为0.7853981633974483,精度为10^-15。
可以看出,随着插值节点数n的增加,积分结果的精度有所提高,但当n=2时反而出现了精度下降的现象,这是因为在这种情况下,插值节点的数量过少,无法对函数进行充分的逼近,导致误差增大。当n=3时,插值节点数量增加,误差减小,但随着n的进一步增加,误差并没有继续减小,反而出现了一定的波动。这是因为插值节点数量增加到一定程度后,由于计算机精度限制等原因,误差反而会有所增加。因此,在实际计算中,需要根据函数的特点和精度要求来选择合适的插值节点数。