Acest articol oferă o listă cu diverse formule de cuadratura pentru integrarea numerică .
În general, formula de integrare numerică se scrie după cum urmează:
,Datorită aditivității integralei , ariile simple ( triunghi , patrulater , tetraedru etc.) vor fi considerate ca aria de integrare , cu geometrie complexă, aria poate fi reprezentată ca unire a celor simple și se calculează integrala peste ele sau utilizați o spline pentru a reprezenta maparea la elementul principal.
În articol, variabilele vor fi folosite pentru a desemna coordonatele naturale și pentru a desemna coordonatele elementului principal - .
Integrarea unidimensională este întotdeauna integrare pe un segment.
Număr | Numărul de puncte | Ordinea integrării | În plus | ||
---|---|---|---|---|---|
unu | unu | unu | Metoda dreptunghiului | ||
2 | 2 | unu | Metoda trapezoidală | ||
3 | 2 | 3 | Metoda Gauss -2 | ||
patru | 3 | 3 | Metoda Simpson | ||
5 | 3 | 5 | Metoda Gauss-3 | ||
6 | patru | 7 | Metoda Gauss-4 | ||
7 | 5 | 9 | metoda Gauss-5 | ||
Aceste formule de integrare pot fi folosite și atunci când aria de integrare este un patrulater convex, dar atunci formulele de tranziție la elementul principal (și invers) nu vor avea o formă atât de simplă. Puteți obține o expresie pentru tranziție folosind un polinom de interpolare .
Multe dintre formulele de integrare pătrată pot fi obținute ca o combinație de formule pentru un segment: toate perechile posibile de puncte unidimensionale sunt luate ca puncte de integrare, iar produsele corespunzătoare ale greutăților de integrare sunt luate ca greutăți. Exemple de astfel de metode din tabelul de mai jos sunt metoda dreptunghiului, metoda trapezului și metoda Gauss-2.
Număr | Numărul de puncte | Ordinea integrării | În plus | |||
---|---|---|---|---|---|---|
unu | unu | unu | Metoda dreptunghiului (metoda medie) | |||
2 | patru | unu | Metoda trapezoidală | |||
3 | patru | 3 | Metoda Gauss-2 | |||
patru | 12 | 7 | Numărul de noduri este minim [1] . | |||
Pentru a merge la elementul principal, se folosesc coordonatele baricentrice (coordonatele L), notate cu .
Pentru a calcula coeficienții coordonatelor L, se utilizează matricea :
Matricea coeficienților este inversă cu : .
Număr | Numărul de puncte | Ordinea integrării | În plus | |||
---|---|---|---|---|---|---|
unu | unu | unu | Metoda medie | |||
2 | 3 | 2 | - | |||
2 | 3 | 2 | Metoda Gauss-3 | |||
patru | patru | 3 | Metoda Gauss-4 | |||
5 | 7 | 3 | Newton - metoda Cotes _ | |||
La fel ca și pentru un pătrat, un cub poate fi folosit ca element principal pentru un hexagon arbitrar [ clarify ] , dar apoi tranziția și formulele iacobiene vor deveni mai complicate.
De asemenea, în mod similar unui pătrat, multe formule de integrare a cubului pot fi obținute din formulele de integrare a segmentelor, coordonatele nodurilor sunt toate posibile triple de coordonate ale formulei unidimensionale, iar ponderile de integrare sunt produsul greutăților corespunzătoare ale formulă unidimensională.
Număr | Numărul de puncte | Ordinea integrării | În plus | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
unu | unu | unu | Metoda dreptunghiului (metoda medie) | ||||
2 | opt | 3 | Metoda Gauss-2 | ||||
3 | paisprezece | 5 | Numărul de noduri din clasa formulelor cu un ordin de aproximare de 5 și care nu conțin originea este minim. [2] | ||||
Deoarece formulele de integrare de ordin înalt conțin multe puncte, le prezentăm separat.
Numărul punctului | În plus | ||||
---|---|---|---|---|---|
unu | , , , , , , | ||||
2 | |||||
3 | |||||
patru | |||||
5 | |||||
6 | |||||
7 | |||||
opt | |||||
9 | |||||
zece | |||||
unsprezece | |||||
12 | |||||
13 | |||||
paisprezece | |||||
cincisprezece | |||||
16 | |||||
17 | |||||
optsprezece | |||||
19 | |||||
douăzeci | |||||
21 | |||||
22 | |||||
23 | |||||
24 | |||||
25 | |||||
26 | |||||
27 | |||||
28 | |||||
29 | |||||
treizeci | |||||
31 | |||||
32 | |||||
33 | |||||
34 |
În mod similar cu triunghiul, coordonatele L ale tetraedrului sunt folosite pentru a merge la elementul principal, notat cu :
Matricea coeficienților este definită ca: , unde
Număr | Numărul de puncte | Ordinea integrării | În plus | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
unu | unu | unu | Metoda medie | ||||
2 | patru | 2 | Metoda Gauss-4 | ||||
3 | 5 | 3 | |||||
patru | unsprezece | patru | Metoda Gauss-11 | ||||
5 | paisprezece | 5 | se determină din următoarele ecuații:
| ||||
Calcul integral | ||
---|---|---|
Principal | ||
Generalizări ale integralei Riemann | ||
Transformări integrale |
| |
Integrare numerică | ||
teoria măsurării | ||
subiecte asemănătoare | ||
Liste de integrale |