Q:分别用复合梯形及复合辛普森求积计算定积分根号xlnx,要求精度为10的-4次方, 求步长,写出MATLAB代码
时间: 2024-12-09 09:16:50 浏览: 33
Q:为了计算定积分 ∫(根号x * ln(x)) dx,精度要求达到10^-4,我们首先需要确定使用复合梯形法(Composite Trapezoidal Rule)还是复合辛普森法则(Composite Simpson's Rule)。复合辛普森法则通常比复合梯形法则更精确,但步长的选择会有所不同。
对于复合梯形法则,我们需要将区间划分为足够小的子区间,每个子区间的长度决定于所需的精度。假设我们将区间分成n等分,那么步长h = b / n,其中b是积分上限。然后我们可以用公式T(n) ≈ (h/2) * [f(a) + 2*sum(f(xi)) + f(b)] 来计算积分,这里a是下限,xi是子区间的节点。
对于复合辛普森法则,同样需要划分区间,但每三个节点作为一组。步长h = b / (3n),然后应用公式S(n) ≈ h/3 * [f(a) + 4*sum(f(xi)) + f(b)],其中f(xi)是函数值在奇数索引位置上的值。
下面是MATLAB代码示例:
```matlab
% 定义函数
function y = integrand(x)
y = sqrt(x).*log(x);
end
% 精度要求
eps = 1e-4;
% 可选择积分上限、下限和初始步长
b = 1; % 上限
a = 0; % 下限
n = 500; % 初始子区间数 (可以根据精度调整)
% 梯形法则
h_trapezoid = b/n;
trapezoidal_sum = trapz([a, linspace(a, b, n+1)], integrand);
% 辛普森法则
h_simpson = b/(3*n);
simpson_sum = simpson([a, linspace(a, b, 3*(n+1))], integrand, 'midpoint');
% 判断哪种方法更接近目标精度并打印结果
integral_trapezoid = trapezoidal_sum;
integral_simpson = simpson_sum;
if abs(integral_trapezoid - integral_simpson) < eps
fprintf('Using Composite Simpson''s Rule with step size %.4f\n', h_simpson);
else
fprintf('Using Composite Trapezoidal Rule with step size %.4f\n', h_trapezoid);
end
% 如果需要调整步长直到满足精度,可以循环增加子区间数并比较结果
while abs(integral_trapezoid - integral_simpson) > eps
n = n * 2; % 增加子区间数
h_trapezoid = b/n;
h_simpson = b/(3*n);
integral_trapezoid = trapz([a, linspace(a, b, n+1)], integrand);
integral_simpson = simpson([a, linspace(a, b, 3*(n+1))], integrand, 'midpoint');
end
fprintf('Calculated integral using %s rule is approximately %f with precision %e\n', ...
isequal(integral_trapezoid, integral_simpson) ? 'Simpson''s' : 'Trapezoidal', integral_simpson, eps);
```
记得根据实际情况调整`n`(即子区间数)以获得所需的精度。
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