22.数值积分

1 数值积分

用于处理没有解析解的积分问题

常见的方法有三种

  • Riemann Sums 黎曼和
  • trapezoidal rule 梯形法
  • Simpson‘s Rule 辛普森公式

2 黎曼和

将区间等长分为n段,然后用矩形去逼近函数

$左和=(y_0+y_1+...+y_{n-1})\Delta x$

$右和=(y_1+y_2+...+y_{n})\Delta x$

3 梯形法

用梯形去逼近函数,精度比黎曼和方法高

$$S=\Delta x(\frac{y_0+y_1}{2}+\frac{y_1+y_2}{2}+...+\frac{y_{n-1}+y_n}{2})=\Delta x(\frac{y_0}{2}+y_1+...+y_{n-1}+\frac{y_n}{2})$$

上式的结果其实为:黎曼左和与黎曼右和的平均值

4 辛普森公式

用抛物线去逼近函数,精度比梯形法高

具体来说,首先 n 必须为偶数,将整个区间分为$\frac{n}{2}$段

每段的底为$2\Delta x$,高为$\frac{y_0+4y_1+y_2}{6}$(可理解为特殊的加权平均)

$$S=\frac{2\Delta x}{6}(y_0+4y_1+2y_2+4y_3+2y_4+...+2y_{n-2}+4y_{n-1}+y_n)$$

5 参考

数值积分

#梯形法 #辛普森公式

往年同期文章