Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

лабы / Лаба_чм_№4

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
13.05.2026
Размер:
397 Кб
Скачать
☆

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций

Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

___________________________________________________________________

Кафедра «Информатики»

Лабораторная работа №4 по дисциплине Численные методы «Численное интегрирование»

Выполнил

 

 

Студент группы БИК2205

_________________________

 

Проверил

 

 

Старший преподаватель

_________________________

Мацкевич А.Г.

Москва 2024

1. Исходные данные

 

f x 2 x3 -2 x sin x

– исходная функция.

a 3 b 4

– пределы интегрирования.

h0 0.25

– начальный шаг интегрирования.

Метод для «ручного» решения: метод трапеций.

Метод для программного решения: метод Симпсона.

2. «Ручной» расчёт

Необходимо вычислить значение определённого интеграла исходной

функции методом трапеций.

Расчёт интеграла с исходным шагом:

 

b-a

 

– количество точек на интервале интегрирования;

n

h0

+1=5

 

 

 

 

 

 

x

‖

 

 

||

– интервал интегрирования с учётом шага;

‖fori 0,1 n-

1||

 

 

‖

←a+i h0

 

 

 

‖

‖xi

||

 

 

‖

‖

 

||

 

‖x |

‖|

Расчёт значения интеграла:

 

 

 

b-a

 

 

 

n-1

 

Ih0

2 n

f x

+f x

 

+2 ∑ f x =10.074

 

0

 

length x -1

i=1

i

Расчёт интеграла с половинным шагом:

 

b-a

 

 

– количество точек на интервале интегрирования;

n

 

+1=9

 

h0÷2

 

 

 

 

 

x

‖

 

 

 

 

||

– интервал интегрирования с учётом шага;

‖fori 0,1 n-1||

 

‖

‖

 

←a+i

h0

||

 

 

‖

‖x

i

 

||

 

 

‖

‖

 

2

||

 

 

‖

 

 

 

‖x |

‖|

Расчёт значения интеграла:

 

 

 

 

b-a

 

 

 

n-1

 

Ih0_2

 

2 n

f x

+f x

 

+2 ∑ f

x =9.627

 

 

0

 

length x -1

i=1

i

Расчёт

оценки погрешности по правилу Рунге:

 

p 2

 

– степень метода;

 

 

Ih0_2-Ih0

=-0.149

– оценка погрешности.

R

2p -1

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт значения интеграла с помощью внутренней функции:

b

⌠⌡f x dx=9.071268 – точное значение исходного интеграла

a

3. Программный расчёт

Необходимо вычислить значение определённого интеграла исходной

функции методом Симпсона.

Входные данные:

 

f x x3

– исходная функция;

a 0

b 1

– пределы интегрирования;

h0 0.25

– начальный шаг интегрирования;

ε 10-4

 

– желаемая точность;

p 4

 

– ранг метода.

Тело программы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A ‖R←1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

‖k←1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

‖while|R|≥ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||

‖

 

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||

‖

 

‖

 

 

 

 

 

 

 

b-a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||

‖

 

‖n← b-a +1

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||

‖

 

‖

 

h0 k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||

 

 

 

 

h0 k ÷2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‖

 

‖fori 0 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

||

‖

 

‖

‖forj 0,1 n -1

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

||

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

||

‖

 

‖

‖

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

||

‖

 

‖

‖

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i+1

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

||

‖

 

‖

‖

‖x ←a+j h0÷

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

||

 

‖

‖

‖

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‖

 

‖

‖

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ni ÷2-1

 

 

 

 

ni ÷2

 

 

 

 

|

||

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+f x

 

||

‖

 

‖

‖I ←

 

 

 

0

 

f x +2 ∑ f x +4 ∑ f x

2

c-1

n -1

|

||

‖

 

‖

‖

i

 

3

i

+1

 

 

 

 

0

 

c=1

 

2

c

 

c=1

 

|

||

 

‖

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

|

‖

 

‖

 

I -I

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||

‖

 

‖

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||

‖

 

‖R←

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||

‖

 

‖

 

2p -1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||

‖

 

‖k+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||

‖

 

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

||

‖Result←I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

‖Resultlength Result ←R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

‖Resultlength Result ←k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

‖Result

 

 

 

 

 

– значение интеграла с большим шагом;

 

 

 

 

 

|

A =0.25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A =0.25

 

 

 

 

 

 

– значение интеграла с меньшим шагом;

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A =0

 

 

 

 

 

 

 

 

– значение оценки погрешности по правилу Рунге.

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка работы программы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

‖fori 0,1 5-1||

 

 

 

 

x2 ‖fori 0,1 9-1

||

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‖

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

||

 

 

 

 

‖

‖

 

 

 

 

 

||

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

←a+i h0

 

 

 

 

 

 

 

 

←a+i h0

÷2||

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‖

‖xi

 

|

|

 

 

 

 

‖

‖xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‖

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

|

|

 

 

 

 

‖

‖

 

 

 

 

 

||

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

‖

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

‖x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

‖x

 

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке лабы