为什么复化求积,柯特斯系数和为1

为什么复化求积?
复化求积公式(composite integration rule )是一类重要的求积公式。指将求积区间分为m个子区间,对每个子区间应用同一求积公式,所得到的复合数值积分公式。
为了提升数值积分的精确度,常采取将区间等分成个子区间,其长度为,在每个子区间上用低阶的求积公式,然后将全部子区间上的计算结果加起来,这样得出的公式称为复化求积公式。
牛顿-科特斯公式
科特斯(Cotes)系数
特点:Cotes 系数仅主要还是看 n 和 i,可以通过查表得到。与被积函数 f (x) 及积分区间 [a, b] 均无关。
n = 1: 为梯形求积公式
梯形求积公式的几何意义:用梯形面积近似代替曲边梯形的面积。梯形公式的余项为 代数精度 = 1
n = 2:
Simpson求积公式(为抛物线求积公式)
辛普森公式的余项为 代数精度 = 3
n = 4: 科特斯(Cotes)求积公式(五点公式)
柯特斯公式的余项为 柯特斯公式具有5次代数精度
科特斯系数具有以下特点:
(1) 当 n ? 8 时,产生负数,稳定性得不到保证。而且,当 n 很大时,因为Runge情况,收敛性也没办法保证。大多数情况下不采取高阶的牛顿-科特斯求积公式。
当 n ? 7 时,牛顿-科特斯公式是稳定的。
当 n 为偶数时,牛顿-科特斯公式至少有 n+1 阶代数精度。
牛顿-柯特斯公式的舍入误差只是函数值误差的
复化求积公式特点
直接使用牛顿-柯特斯公式余项将会很大当n8时,公式的舍入误差又超级难得到控制这个时候,使用复化方式,然后在每个小区间上使用低阶牛顿-柯特斯公式,后将每个小区间上的积分的近似值相加,这样的方式称为复化求积法
复化梯形公式余项为 误差是阶 即复化梯形公式是收敛的
误差是h4阶, 复化辛普森公式是收敛的时候,复化柯特斯公式也是收敛的三种复化公式的余项
柯特斯系数主要还是看什么?
科特斯系数的来源由相等小区间的牛顿插值函数还有N-c积分公式结合起来证明,令yi=f(xi)=1,则Pn(xi)=1,易证每阶差分都为零
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