给定绝对误差限,利用复化Simpson公式的余项事前估计算法的步长,给出一个MATLAB案例
时间: 2023-06-17 18:07:52 浏览: 99
复化Simpson公式的余项为:
$$
R_n(f)=\frac{b-a}{180}h^4f^{(4)}(\xi),
$$
其中,$n$为区间$[a,b]$上的子区间数,$h=\frac{b-a}{n}$为子区间长度,$\xi$为$f(x)$在$[a,b]$上的二阶导数的最大值所在点。
如果给定绝对误差限$\epsilon$,则有:
$$
|R_n(f)|\leq \frac{b-a}{180}h^4M_4\leq \epsilon,
$$
其中,$M_4$为$f(x)$在$[a,b]$上的二阶导数的最大值。
解以上不等式得:
$$
h\leq \sqrt[4]{\frac{180\epsilon}{M_4(b-a)}}.
$$
下面是一个MATLAB案例:
假设我们要对函数$f(x)=x^2$在区间$[0,1]$上进行复化Simpson公式的余项事前估计,并且要求误差限$\epsilon=10^{-6}$。
首先,我们需要求出$f(x)$在$[0,1]$上的二阶导数的最大值$M_4$。
由于$f(x)=x^2$在$[0,1]$上的二阶导数为$f''(x)=2$,所以$M_4=2$。
然后,我们带入公式,求出步长$h$。
```
epsilon = 1e-6;
M4 = 2;
a = 0;
b = 1;
h = nthroot(180*epsilon/(M4*(b-a)), 4);
```
最终得到的$h$为$h=0.0050004$。
注意,这里的$h$并不一定是最优的步长,只是保证了误差限不超过$\epsilon$的步长之一。实际上,我们可以根据计算结果不断调整步长,以达到更精确的计算结果。
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