# 14.2 積分的“規則”
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任何積分方案的目標是準確地估計給定寬度的每個區間中的區域。如果被積函數在該區間內基本上是常數,那么這樣做是沒有問題的,但如果不是,我們需要一個進行估算的計劃。任何此類計劃稱為**規則**,用于數值積分。
**這是最簡單的規則,從最不明智的規則開始。**
1.通過區間**最左側**點處的被積函數值估算區間的高度。這被稱為**左手規則**。
2.通過最**最右邊**點的被積函數值估算區間的高度。這是**右手規則**。
3.通過**估計間隔的高度,即前兩個的平均值。** 這被稱為**梯形規則**。
4.通過**中間的被積函數的值估計區間的高度。** 這樣做的缺點是你需要在間隔的中間而不是在結束時找到它。它有時被稱為**中點規則**。
5.選擇二次函數完全滿足的前兩個**的組合。這被稱為 **Simpson 的規則**。**
**夠了!還有更多規則嗎?**
是的,你可以做得更好。
**好嗎?這些規則的表現如何?**
好吧,前兩個規則中的錯誤隨著線性下降。因此,如果將除以 2,則誤差也會減少。
接下來的兩個誤差在中是二次的;這意味著當降低因子時,它們會下降因子。
辛普森的規則在中有一個四分之一的錯誤;當降低因子時,它下降因子;如果你愿意,你可以通過因子實現下降,甚至更多。
梯形規則使用每個間隔的高度作為每端的值的一半。這給出了到積分端點的權重,到每個中間點,(從它每一側的間隔)。
辛普森一家規則相當于將奇數點的貢獻加倍,然后使用作為分母而不是;所以第一個和最后一個點(最后一個必然是偶數)得到重量,奇數得到重量而其他偶數得到重量。
**這些規則很難適用嗎?**
不,前三個很容易,你可以通過第三個聰明的伎倆得到辛普森的。使用另一個類似的技巧,您可以獲得超級 Simpson 規則,每次降低時,因子誤差下降。
**那么這種集成有多準確?**
對于大多數積分,在有限的時間間隔內,如果需要,您應該能夠獲得十位精度,這遠遠超過您遇到的任何問題。
**好的,你讓我很好奇。為什么梯形規則比前兩個更好?為什么辛普森的規則仍然更好?**
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- 第 0 章:為何學習微積分?
- 0.1 你應該知道什么
- 0.2 什么是微積分?我們為什么要研究它?
- 第 1 章:數字
- 1.1 什么是數字?有理數
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- 2.1 什么是電子表格?
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- 第 3 章:線性函數
- 3.1 什么是函數?
- 3.2 線性函數
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- 7.2 三角學和導數以及加法定理
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- 8.1 反函數
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- 8.3 更多規則
- 第 9 章:數值微分和不可微函數
- 9.1 數值微分
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- 第 12 章:反導數
- 12.1 反導數
- 第 13 章:曲線下面積;定積分
- 13.1 區域:定義,名稱和符號
- 13.2 微積分和確定區域的基本定理
- 13.3 積分的訣竅
- 第 14 章:數值積分
- 14.1 數值積分計劃
- 14.2 積分的“規則”
- 14.3 為什么這些規則有效?
- 第 15 章:平行數字的面積和體積;行列式
- 15.1 有符號面積和體積
- 15.2 表示平行邊的圖形
- 15.3 行列式的屬性
- 15.4 求解行列式
- 15.5 用于求解電子表格中的行列式的愛麗絲夢游仙境方法
- 第 16 章一些純數學
- 16.1 極限和點集拓撲簡介
- 16.2 緊集
- 16.3 雜注
- 16.4 Lebesgue 積分
- 第 17 章:物理的建模應用
- 17.1 垂直運動建模
- 17.2 彈簧建模(諧波振蕩器)
- 17.3 受迫振蕩
- 17.4 簡單電路
- 第 18 章捕食者獵物模型
- 18.1 捕食者獵物模型
- 第 19 章:求解微分方程
- 19.1 計劃
- 19.2 一階微分方程
- 19.3 二階微分方程
- 19.4 行星運動