python试分别采用复化梯形公式与复化辛卜生公式,进行编程计算定积分
时间: 2024-05-07 15:23:15 浏览: 140
好的,我来给你讲一下如何使用 Python 编程计算定积分。
首先,我们需要导入 Python 中的数学库 `math` 和积分库 `scipy.integrate`,它们可以帮助我们进行数学计算和积分操作:
```python
import math
from scipy.integrate import quad
```
然后,我们需要定义被积函数,这里以 $f(x)=x^2$ 为例:
```python
def f(x):
return x**2
```
接下来,我们可以分别使用复化梯形公式和复化辛卜生公式计算定积分。复化梯形公式的代码如下:
```python
def trapezoidal(f, a, b, n):
h = (b - a) / n
s = (f(a) + f(b)) / 2
for i in range(1, n):
s += f(a + i * h)
return s * h
# 计算定积分
a = 0
b = 1
n = 1000
result = trapezoidal(f, a, b, n)
print("复化梯形公式计算结果:", result)
```
复化辛卜生公式的代码如下:
```python
def simpson(f, a, b, n):
h = (b - a) / n
s = f(a) + f(b)
for i in range(1, n):
if i % 2 == 0:
s += 2 * f(a + i * h)
else:
s += 4 * f(a + i * h)
return s * h / 3
# 计算定积分
a = 0
b = 1
n = 1000
result = simpson(f, a, b, n)
print("复化辛卜生公式计算结果:", result)
```
最后,我们可以使用 `scipy.integrate` 库中的 `quad()` 函数进行对比计算,确保我们的计算结果是正确的:
```python
# 对比计算结果
result, _ = quad(f, a, b)
print("quad()函数计算结果:", result)
```
完整代码如下:
```python
import math
from scipy.integrate import quad
def f(x):
return x**2
def trapezoidal(f, a, b, n):
h = (b - a) / n
s = (f(a) + f(b)) / 2
for i in range(1, n):
s += f(a + i * h)
return s * h
def simpson(f, a, b, n):
h = (b - a) / n
s = f(a) + f(b)
for i in range(1, n):
if i % 2 == 0:
s += 2 * f(a + i * h)
else:
s += 4 * f(a + i * h)
return s * h / 3
a = 0
b = 1
n = 1000
result_trapezoidal = trapezoidal(f, a, b, n)
result_simpson = simpson(f, a, b, n)
result_quad, _ = quad(f, a, b)
print("复化梯形公式计算结果:", result_trapezoidal)
print("复化辛卜生公式计算结果:", result_simpson)
print("quad()函数计算结果:", result_quad)
```
运行结果如下:
```
复化梯形公式计算结果: 0.33333350000000004
复化辛卜生公式计算结果: 0.3333333333333333
quad()函数计算结果: 0.33333333333333337
```
可以看到,三种方法计算的结果都非常接近,但是 `quad()` 函数的结果最为精确。
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