Продемонстрируем работу правила Рунге. Вычислим интеграл по формуле трапеций при уменьшенном вдвое шаге интегрирования.
-
погрешность уменьшилась примерно в 3
раза.
Рис.1.2. Схема алгоритма вычисления определенного интеграла
с автоматическим выбором шага интегрирования.
Рассмотренные
методы относятся к формулам Ньютона-Котеса.
Обобщим полученные результаты.
Зафиксируем некоторые значения
.
Аппроксимируем функцию f(x)
на i-ом
элементарном отрезке
интерполяционным многочленом
с узлами интерполяции
,
.
Приближенная замена интеграла I
суммой
=
(1)
приводит к составной формуле интерполяционного типа. Квадратурные формулы интерполяционного типа, построенные на основе равноотстоящих значений
называются формулами Ньютона-Котеса.
Приведем квадратурные формулы Ньютона-Котеса, отвечающие использованию многочленов степени m=1,2,3:
m=1
формула трапеций
m=2
формула Симпсона
, m=3
правило 3/8
Формула 6-го порядка точности:
остаточный член
Учебник стр.430