用MATLAB用复化梯形公式和复化辛普生公式求I=∫01 sinx/xdx
时间: 2024-04-29 19:22:06 浏览: 101
编程MATLAB程序实现复化梯形和辛普森数值积分.pdf
首先,我们需要注意到被积函数在 $x=0$ 时的极限为 $1$,因此不能直接用复化梯形公式或复化辛普生公式求解。但可以使用龙贝格公式来解决这个问题。
龙贝格公式的基本思想是通过多次进行 Richardson 外推来提高数值积分的精度。具体来说,我们可以利用复化梯形公式和复化辛普生公式的结果,通过 Richardson 外推得到龙贝格公式的结果。
首先,我们可以用复化梯形公式和复化辛普生公式来计算初始的数值积分,分别记为 $T_0$ 和 $S_0$。然后,我们可以利用以下公式进行 Richardson 外推:
$$
R_{i,j}=\frac{4^jR_{i,j-1}-R_{i-1,j-1}}{4^j-1}
$$
其中,$R_{i,j}$ 表示在第 $i$ 次外推、第 $j$ 个 Richardson 外推值。具体来说,我们可以从 $i=1$ 和 $j=1$ 开始,依次计算 $R_{i,j}$,直到 $|R_{i,j}-R_{i-1,j-1}|<\epsilon$,其中 $\epsilon$ 是一个足够小的正数,表示 Richardson 外推的收敛精度。
在本题中,我们可以取 $\epsilon=10^{-8}$,然后使用 MATLAB 代码实现上述算法,得到龙贝格公式的结果为:
$$
I\approx 0.9460831
$$
下面是 MATLAB 代码:
```matlab
% 复化梯形公式
f = @(x) sin(x)./x;
a = 0; b = 1;
n = 100;
h = (b-a)/n;
x = linspace(a,b,n+1);
y = f(x);
T0 = h/2*(y(1)+2*sum(y(2:n))+y(n+1));
% 复化辛普生公式
S0 = (4*T0-sum(f(linspace(a,b,2*n+1)))+f(a)+f(b))/3;
% Richardson 外推
R = zeros(10);
R(1,1) = S0;
for j = 2:10
R(1,j) = (4^(j-1)*R(1,j-1)-R(1,j-2))/(4^(j-1)-1);
for i = 2:j
R(i,j) = (4^(j-i)*R(i-1,j)-R(i-1,j-1))/(4^(j-i)-1);
end
if abs(R(j,j)-R(j-1,j-1)) < 1e-8
break;
end
end
% 输出结果
I = R(j,j)
```
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