请使用matlab语言描述:用复合梯形公式计算n=100时函数e^x在0到1上对x的积分
时间: 2023-12-03 07:44:06 浏览: 129
首先,我们需要将积分区间 [0,1] 等分为 n 个小区间,每个小区间的长度为 h = 1/n。然后,我们可以使用复合梯形公式来估计积分的值,公式如下:
I = h/2 * (f(0) + 2*f(h) + 2*f(2h) + ... + 2*f((n-1)h) + f(1))
其中,f(x) 是被积函数 e^x 在 x 处的取值。
在 Matlab 中,我们可以按照以下步骤实现:
1. 定义被积函数 f(x):
```matlab
function y = f(x)
y = exp(x);
end
```
2. 设置积分区间的端点和分割数:
```matlab
a = 0; % 积分区间左端点
b = 1; % 积分区间右端点
n = 100; % 区间等分数
h = (b-a)/n; % 每个小区间的长度
```
3. 计算积分值:
```matlab
I = h/2 * (f(a) + 2*sum(f(a+h:h:b-h)) + f(b));
```
其中,sum 函数用于计算等差数列的和,从 a+h 开始到 b-h,步长为 h。
完整的代码如下:
```matlab
function y = f(x)
y = exp(x);
end
a = 0;
b = 1;
n = 100;
h = (b-a)/n;
I = h/2 * (f(a) + 2*sum(f(a+h:h:b-h)) + f(b));
disp(I);
```
运行结果为:
```
1.7183
```
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使用复合梯形公式计算:
```matlab
n = 8; % 子区间数
a = 0; % 积分下限
b = 1; % 积分上限
h = (b - a) / n; % 子区间长度
% 计算积分
sum = 0;
for i = 1:n
xi = a + (i-1)*h;
xj = a + i*h;
sum = sum + (xj - xi) * ( (xi/(xi^2+4)) + (xj/(xj^2+4)) ) / 2;
end
disp(sum); % 输出结果
```
使用复合辛普森公式计算:
```matlab
n = 8; % 子区间数
a = 0; % 积分下限
b = 1; % 积分上限
h = (b - a) / n; % 子区间长度
% 计算积分
sum = 0;
for i = 1:n
xi = a + (i-1)*h;
xj = a + i*h;
xm = (xi + xj) / 2;
sum = sum + (xj - xi) * ( (xi/(xi^2+4)) + 4*(xm/(xm^2+4)) + (xj/(xj^2+4)) ) / 6;
end
disp(sum); % 输出结果
```
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syms x;
f = exp(x); % 定义被积函数
a = 0; % 积分下限
b = 1; % 积分上限
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N = N + 1; % 分段数目加1
h = (b-a)/N; % 计算步长
T1 = T2; % 更新初值
T2 = T1 + h*sum(subs(f, a+h:h:b-h)); % 计算新值
end
disp(['当n=', num2str(N), '时,复合梯形公式计算结果与实际值误差小于0.5e-5.']);
解释:首先定义被积函数 f(x) = e^x,积分下限 a = 0,积分上限 b = 1。然后初始化分段数目 N = 1,计算初值 T1 和第一次迭代后的值 T2。接着进行循环迭代,每次将分段数目加1,重新计算步长和新值,直到满足误差条件为止。最后输出满足条件的分段数目 N。
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