Если отрезок [a, b] является элементарным и не подвергается дальнейшему разбиению, значение интеграла можно найти по формуле:
Это простое применение формулы для площади трапеции — произведение полсуммы оснований, которыми в данном случае являются значения функции в крайних точках отрезка, на высоту (длину отрезка интегрирования). (Рис. 2)
(Рис.2 Иллюстрация метода трапеции)
Метод Симпсона
В этом методе подынтегральная функция на частичном отрезке приближается параболой, проходящей через три точки то есть интерполяционным многочленом Лагранжа второй степени:
Проведя интегрирование, получим:
Это и есть формула Симпсона или формула парабол. На отрезке формула Симпсона примет вид:
Если разбить отрезок интегрирования на четное количество 2N равных частей с шагом
,то можно построить параболу на каждом сдвоенном частичном отрезке
и переписать выражения (2.12-2.14) без дробных индексов. Тогда формула Симпсона примет вид:
Графическое представление метода Симпсона показано на (рис.3)На каждом из сдвоенных частичных отрезков заменяем дугу данной кривой параболой.
(рис.3)
Метод Чебышева
Рассмотрим квадратурную формулу вида:
функцию f(x) будем исать в виде когда f(x) многочлен вида f(x)=ao+a1x+...+anxn. Проинтегрировав, преобразовав и подставив значения многочлена в узлах
f(x1)=a0+a1x1+a2x12+a3x13+...+anx1n
f(x2)=a0+a1x2+a2x22+a3x23+...+anx2n
f(x3)=a0+a1x3+a2x32+a3x33+...+anx3n
................
f(xn)=a0+a1xn+a2xn2+a3xn3+...+anxnn
получим формулу Чебышева.
Значения х1,х2,..,хn для различных n приведены в таблице 3.
Число интервалов n | Номер узла i | Значение узла Xi |
0,08375 0,312730 0,500000 0,687270 0,916249 |
(Табл.3 – Значения х1,х2,..,хn для различных n)