4.3.1 Получить от преподавателя задание в виде интеграла некоторой функции и занести в отчет по лабораторной работе соответствующую информацию.
4.3.2Найти описанными методами численное значение интеграла с заданной точностью ε.
4.3.3.Составить алгоритм расчета в виде блок-схемы или в текстовой форме.
4.3.4 Для выполнения расчета составить программу по алгоритму п.4.3.3 и указать в тексте отчета путь к программе (гиперссылку).
Например, вычислить значение интеграла
J =
методами трапеции и Симпсона.
Задается точность расчета ε = 10 – 3.
Алгоритм расчета методом трапеции:
1. Выбираем шаг h = 0,1 (0.01; 0.001).
2. Вычисляем значение функции y(xi) = в начальной точке х=1 и в последующих точках с шагом h до конечного значения х=2.
3. Подставляем полученные значения в формулу трапеции (4.3) и находим численное значение интеграла.
Алгоритм расчета методом Симпсона:
1. Выбираем шаг h = 0,1(0.01; 0.001).
2. Вычисляем значение функции y(xi) = в начальной точке х=1 и в последующих точках с шагом h до конечного значения х=2.
3. Подставляем полученные значения в формулу Симпсона (4.4) и находим численное значение интеграла.
Численное значение интеграла, найденное по первообразной,
J = 0,467491.
4. Произведем расчеты по программе с изменением величины шага, проанализируем полученный результат, сопоставив полученные значения.
Таблица3
Шаг интегрирования, h
|
Значение интеграла I по методу
|
трапеций
|
Симпсона
|
0,1
|
0,441876
|
0,431780
|
0,01
|
0,465053
|
0,464225
|
0,001
|
0,467248
|
0,467167
|
Из полученных значений видно, что чем меньше величина шага, тем с большой точностью значения, полученные по методам трапеции и Симпсона, близки к значению, найденному по точной формуле вычисления интеграла.
Расчет погрешностей методов с расчетом производных высокого порядка требует дополнительных сложных вычислений. На практике для достижения требуемой точности используется метод последовательного удвоения числа шагов.
Для метода трапеций
. (4.7)
При h=0,0001 I=0,467491, при h=0,00005 I=0,467479
.
Если (0,000004<10-3), то величина шага нас устраивает, расчеты заканчиваются.
Для метода трапеций достаточно взять минимальный шаг h=0,001
Для метода Симпсона
. (4.8)
При h=0,0001 I= 0,467167, при h=0,00005 I=0,467475
.
Если (0,000002<10-3), то величина шага нас устраивает, расчеты заканчиваются.
Для метода трапеций достаточно взять минимальный шаг h=0,001
4.3.5Для проведения численного интегрирования необходимо воспользоваться программой Borland Pascal (Приложение Д).
4.3.6 Произвести расчеты по программе с изменением величины шага интегрирования.
4.3.7 Представить отчёт о проделанной работе в электронном виде.
Достарыңызбен бөлісу: |