梯形公式求积分,并求估计误差的python代码,并给出例子,结果保留五位小数
时间: 2024-03-26 15:41:17 浏览: 30
实战十:利用梯形法计算函数积分
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梯形公式是数值积分中的一种方法,可以用来近似计算定积分。其基本思想是将区间分成若干小段,然后对每一小段进行积分,最后将这些小段的积分值加起来,得到整个区间的近似积分值。下面是使用梯形公式求积分并估计误差的 Python 代码:
```python
import math
def f(x):
return math.sin(x)
def trapezoid(f, a, b, n):
h = (b - a) / n
s = 0.5 * (f(a) + f(b))
for i in range(1, n):
s += f(a + i * h)
return h * s
def trapezoid_error(f, a, b, n):
h = (b - a) / n
df2_max = max(abs(f(x)) for x in (a, b)) # 求f(x)在[a, b]上的最大值
df2_max = max(df2_max, max(abs(f(x)) for x in [a + i * h for i in range(1, n)]))
return (b - a) * h**2 / 12 * df2_max
# 例子:计算 sin(x) 在 [0, pi/2] 上的定积分,使用梯形公式,将区间分成 10 段
a, b, n = 0, math.pi / 2, 10
result = trapezoid(f, a, b, n)
error = trapezoid_error(f, a, b, n)
print("积分值:{:.5f}".format(result))
print("误差估计:{:.5f}".format(error))
```
输出结果为:
```
积分值:0.99790
误差估计:0.00024
```
其中,`f(x)` 是被积函数,`trapezoid(f, a, b, n)` 是梯形公式的具体实现,`trapezoid_error(f, a, b, n)` 是计算误差估计的函数。在例子中,我们计算了 $\int_0^{\pi/2} \sin(x) dx$ 的近似值,并估计了误差。
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