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将积分区间a,b等分,取分点,作为求积节点,并作变量替换,3 Newton-Cotes求积公式,将积分区间的等分点作为求积节点,构造出来的求积公式称为牛顿-科茨(Newton-Cotes)公式。,1、牛顿-科茨公式,的求积系数,为,那么插值型求积公式,则,于是得相应的插值型数值积分公式,这就是一般的牛顿科茨公式,,称为科茨系数。,若记,其中,从科茨系数公式可以看出,科茨系数,的值与积分区间及被积函数都无关。只要给出了积分区间的等分数n,就能算出,例如,当 n=1时,有,相应的牛顿科茨公式为,这就是前面提到的梯形公式。,当 n=2时,有,相应的牛顿-科茨公式为,辛普森公式的几何意义就是用通过A,B,C三点的抛物线,代替y= f(x)所得曲边梯形的面积。,这个公式称为辛普森(Simpson)公式。,如图所示,为了便于应用,我们把部分科茨系数列在下表中。利用这张科茨系数表,可以很快写出各种牛顿科茨公式。,例如,当 n=4时,有,其中,下面,我们给出梯形公式,辛普森公式和科茨公式的截断误差(余项)和它们的代数精度的几个结论。,这个公式称为科茨(Cotes)公式。,定理3 若,在a , b上连续,则梯形公式,若,在a,b上连续,则辛普森公式,若,在a,b上连续,则科茨公式,的余项为,的余项为,的余项为,证 1、,因,在a , b上连续,,由Newton-Cotes求积公式的截断误差,且 n=1,h=b-a 得到梯形公式的截断误差,其中,。,请推到此式,故根据积分中值定理,必存在,使得下式成立,其中,。,上连续。,在,上连续以及 t(t-1)在区间(0,1)内不变号,,在,设,由于,的截断误差为,可以看出,梯形公式具有一次代数精度。,因此,梯形公式,辛普森公式,截断误差为,可以看出,辛普森公式具有三次代数精度。,科茨公式,截断误差为,可以看出,辛普森公式具有五次代数精度。,定理4 梯形公式的代数精度为1; 辛普森公式的代数精度为3; 科茨公式的代数精度为5。,梯形公式,辛普森公式,科茨公式,其中,在实际计算中,我们常用以下公式进行计算。,例3 试分别使用梯形公式和Simpson公式,计算积分,的近似值,并估计截断误差。,解:用梯形公式计算,得,截断误差估计为,用Simpson公式计算,得,截断误差估计为,
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