Лекция: Формулы численного интегрирования. Формула Симпсона. Правило Рунге.

(метод Симпсона)

Использовав три точки отрезка интегрирования, можно заменить подынтегральную функцию параболой. Обычно в качестве таких точек используют концы отрезка и его среднюю точку. В этом случае формула имеет очень простой вид .

Если разбить интервал интегрирования на 2N равных частей, то имеем где .

Правило Рунге — правило оценки погрешности численных методов.

Основная идея (для методов Рунге-Кутты решения ОДУ) состоит в вычислении приближения выбранным методом с шагом h, а затем с шагом h/2, и дальнейшем рассмотрении разностей погрешностей для этих двух вычислений.

Интеграл вычисляется по выбранной формуле (прямоугольников, трапеций, парабол Симпсона) при числе шагов, равном n, а затем при числе шагов, равном 2n. Погрешность вычисления значения интеграла при числе шагов, равном 2n, определяется по формуле Рунге:
, для формул прямоугольников и трапеций, а для формулы Симпсона .
Таким образом, интеграл вычисляется для последовательных значений числа шагов, где n0— начальное число шагов. Процесс вычислений заканчивается, когда для очередного значения N будет выполнено условие, где ε — заданная точность.