1.确定一个具有3次代数精度的求积公式
解:由代数精度的定义,将分别代入公式得:
解得:
,
该求积公式为:
。
2.熟练掌握插值型求积公式中求积系数
的求法。
解:
3.用辛普生公式计算积分,并估计截断误差。
解:设,
;
由辛普生公式有:
其截断误差为:
。
4.用定义确定求积公式中的待定系数
,并指出该公式的代数精度。
解:由插值型求积公式可知:
所以:;
;
。
将代入公式两边得:左边=
=右边;
将代入公式两边得:左边=
=右边;
将代入公式两边得:左边=
=右边;
将代入公式两边得:左边=
=右边;
将代入公式两边得:左边=
右边
。
所以该公式具有3次代数精度。
5.确定求积公式中的代数系数,使其代数精度尽量高,并指明所构造出的求积公式所具有的代数精度。
解:将分别代入公式得:
解得:
,该求积公式为:
该公式对成立,但对
不成立。所以该公式的代数精度为3次。
6.用柯特斯系数的定义式,计算四点求积公式中的柯特斯系数
,并写出四点求积公式
。
解:由可得:
;
;
;
。
7.应用梯形公式和的复合梯形公式计算积分
,并估计误差。
解:由梯形公式可得:
;
余项为:
由,可得:
,由复合梯形公式
,可得:
;
余项为:。
8.在用复合梯形公式计算
时,若要求误差不超过
,
至少去多大?
解:由复合梯形公式的余项公式得,用该公式计算
的误差为:
,所以当
时,误差不超过
。
9.用的复合辛普生公式计算
,并作事后误差估计。
解:由可得,
,所以各节点为:
,所以
,其余项为
。
10.熟悉用变步长梯形公式求积分以及龙贝格公式
的计算过程。
解:变步长求积公式:,
龙贝格算法的计算过程为:
(1)计算,
和
;
(2)将区间分半,计算
,
和
;
(3)分别将区间,
分半,计算
,
,
,
,进而计算
;
(4)又将区间,
,
,
分半,计算
,
,
,
,
,
,
,进而计算
。
(5)继续将上述小区间分半,计算出分点处的函数值,并分别计算出
如此反复可得,直到前后两个
的值之差满足给定的精度要求为止。
11.已知积分,为保证积分有5位有效数字,问:
(1)在使用复合梯形公式计算时,
至少取多大?
(2)在使用辛普生公式计算时,
至少去多大?
解:由,所以由积分有5位有效数字可得积分的相对误差限为
。
(1)由复合梯形公式的余项可得,要达到误差要求即
,解得
至少取54。
(2)由复合辛普生公式的余项可得,要达到误差要求即
,解得
至少取2。
12.试构造两点高斯公式,并由此计算积分
。
解:由2次勒让德多项式可得,
,
即为高斯点。再由
得
。所以两点高斯公式为:
。
令,当
时
,当
时
,
,于是