比较梯形公式、Simpson公式及复化梯形公式、复化Simpson公式的求积精度
时间: 2023-06-27 09:06:39 浏览: 251
复化梯形公式和复化辛普森公式的精度比较.doc
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梯形公式和Simpson公式是两种常用的数值积分方法,它们的求积精度可以通过误差公式来估计。对于区间 $[a,b]$ 上的连续函数 $f(x)$,用梯形公式和Simpson公式分别求积分,它们的误差公式分别为:
梯形公式误差公式:
$$
E_{T}=-\frac{(b-a)^3}{12}f''(\xi_T)
$$
Simpson公式误差公式:
$$
E_{S}=-\frac{(b-a)^5}{2880}f^{(4)}(\xi_S)
$$
其中 $\xi_T$ 和 $\xi_S$ 是区间 $[a,b]$ 上的某个点。可以看出,Simpson公式的误差项比梯形公式的误差项少了一个 $h^2$,因此Simpson公式的求积精度比梯形公式高。
对于复化梯形公式和复化Simpson公式,它们是对梯形公式和Simpson公式的改进,将区间 $[a,b]$ 分成若干等分,每个小区间上都应用对应的数值积分公式,然后将各小区间的积分值相加得到整个区间的积分值。复化梯形公式和复化Simpson公式的误差公式分别为:
复化梯形公式误差公式:
$$
E_{T_n}=-\frac{(b-a)^3}{12n^2}f''(\xi_T)
$$
复化Simpson公式误差公式:
$$
E_{S_n}=-\frac{(b-a)^5}{2880n^4}f^{(4)}(\xi_S)
$$
其中 $n$ 是分割区间的数目,$\xi_T$ 和 $\xi_S$ 是每个小区间上的某个点。可以看出,复化梯形公式和复化Simpson公式的误差项都比对应的非复化公式少了一个 $n$,因此它们的求积精度都比非复化公式高。
综上所述,求积精度从高到低的顺序为:复化Simpson公式 > Simpson公式 > 复化梯形公式 > 梯形公式。
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