Развлечения

Методика: Численный интеграл онлайн: метод Симпсона и трапеций с таблицей узлов

Страница расчёта: открыть инструмент

Формула

Шаг h = (b−a)/n, узлы xᵢ = a + i·h. Трапеции: T = h·(½f₀ + f₁ + … + fₙ₋₁ + ½fₙ). Симпсон (n чётное): S = h/3·(f₀ + 4f₁ + 2f₂ + … + 4fₙ₋₁ + fₙ). Правило ⅜ работает при n, кратном 3. Погрешность оцениваем удвоением числа узлов: |S(h)−S(h/2)|/15 для Симпсона и |T(h)−T(h/2)|/3 для трапеций — это оценка Ричардсона.

Как выполняется расчёт

  1. Введите f(x): поддерживаются x^2, sin(x), e^x, sqrt(x), ln(x), скобки и неявное умножение (2x, 3sin(x)).
  2. Задайте пределы a, b и число разбиений n (Симпсону нужно чётное — нечётное поднимется на единицу).
  3. Сверьте узлы и веса по таблице: i, xᵢ, f(xᵢ), вес, вклад — это и есть расчётная таблица для отчёта.
  4. Сравните S(h) с S(h/2): насколько значения сошлись, таков и порядок погрешности.

Ограничения и допущения

  • Методы предполагают непрерывность f на [a, b]; оценки O(h²) и O(h⁴) справедливы для гладких функций — на изломах точность ниже.
  • Интеграл по табличным данным (без формулы) — другой сценарий; здесь нужен ввод f(x) выражением.
  • Несобственные интегралы (1/x в нуле) и резко колеблющиеся функции дадут бесконечность или «не число» — верный признак, что этот метод здесь бессилен.

Источники