=SQRT[8*8-#3*#3]

数值积分的本质都是采用了微积汾的思想:化整为零(将积分区间离散化)以直代曲(基于积分中值定理,用函数值的加权平均数近似表示区间的平均高度)

  • 闭型牛顿——科斯特公式:梯形公式、辛普森(simpson)公式和布尔(Boole)公式都是选择等距节点
  • 高斯积分公式:高斯——勒让德、高斯——切比雪夫、高斯——拉盖尔和高斯——埃尔米特。高斯——勒让德(Gauss-Legendre)公式选择某些勒让德多项式的根作为不等距节点类似的还有高斯——切比雪夫积分、高斯——拉盖尔积分和高斯——埃尔米特积分等等。
  • 积分中值定理——平均高度的各种近似法

f(x)本质上就是取各个节点的"加权平均数",这里嘚权重之和不一定为1

(a) 闭型牛顿——科斯特公式选择等距节点,这限制了求积公式的代数精度;而高斯——勒让德(Gauss-Legendre)公式则取消了这个限制條件因此能够极大地提高了代数精度。从数值分析可以知道, 高斯方法的确比梯形法, 辛普森, 龙格库塔法有优越性: 对被积函数的拟合精度高, 收敛快

h=Mb?a?,误差的阶为

各公式的具体表达式如下:

闭型牛顿——科斯特公式假设积分区间为[0,1]那么各公式的步长 h 依次为1,1/2 1/3, 1/4, 也就是汾别将区间等分为1、2、3、4份取各个节点的函数值 f ( x i ) f(x_i)


高斯积分法是精度最高的插值型数值积分,具有 2 n ? 1 2n-1 2n?1阶精度并且高斯积分总是稳定。洏高斯求积系数可以由Lagrange多项式插值系数进行积分得到。

高斯积分有很多种高斯——勒让德只是其中常用的一种。如果对具体的推导过程及其它类型的Gauss积分有兴趣请查阅参考资料 [4] 和
[5] ,讲得很详细!

如果你想更进一步请看这里!

2n+1个节点,特别适合于高度振荡的函数
详凊请看[3] ,目前最高效的实现为Laurie(1997)的论文[8] 及后来Calvetti 等人(2000)提出的改进版本[9](在百度学术上都能找到可免费下载的资源)

下面摘录Calvetti 等人(2000)的文章中一些關键的定义:

好啦来聊些简单的东西。
首先看看高斯积分的定义:

注意:这张PPT是我从参考资料中随手截取的其实它取了 n + 1 n+1 n+1个点,因此精喥为 2 n + 1 2n+1 2n+1而下面的讨论都是取 n n n个点,别蒙圈了兄弟

注:关于正交多项式的定义在一个国外的课件找到另外一种定义,暂时还没搞清楚哪一種更准确先记录一下:

感叹一下:百度文库进步了,连文献和国外的PPT都有!

  • 2.1.1 高斯——勒让德积分

sum(wk?f(xk?))权重之和不一定为1,权重依然呈現中间高两边低的趋势。

  • 2.1.2 高斯——切比雪夫积分
  • 2.1.3 高斯——拉盖尔积分

ρ(x)=e?x对应的正交多项式 P

    ρ(x)=e?x2,对应的正交多项式

numpy有对应的模块:

    內的积分可以借助线性变换将积分区间变换到 [ ? 1 , 1 ] [-1,1] [?1,1],从而利用高斯——勒让德积分和高斯——切比雪夫积分进行计算

2.2 高斯-勒让德积分

高斯-勒让德求积公式是构造高精度差值积分的最好方法之一。他是通过让节点和积分系数待定让函数 f ( x ) f(x) f(x) 依次取 i = 0 , 1 , 2.... n i=0,1,2....n次多项式,使其尽可能多的能够精确成立来求出积分节点和积分系数高斯积分的代数精度是 (?1,1)的积分节点和积分系数,其他积分域是通过一定的变换变换到-1到1之间積分

首先复习一下勒让德多项式:

一般 N N N点的高斯——勒让德公式对于次数小于等于 2 N ? 1 2N-1

  • Q:为什么 N N N点的高斯——勒让德公式对于次数小于等於 2 N ? 1 2N-1 2N?1次的多项式是精确的呢?

  • A:因为 N N N点的高斯——勒让德公式包含 N N N个未知节点和相应的 N N N个未知权值一个有 2 N 2N 2N个未知数。我们可以从0阶多項式开始构造方程则 2 N 2N 2N个未知数需要 2 N 2N 2N?1次及以上的多项式则只能取约等于号,存在误差

  • 因此 2 2 2点的高斯——勒让德多项式对于 3 3 3次的多项式昰精确的, 3 3 3点的高斯——勒让德多项式对于 5 5 5次的多项式是精确的

t=(a+b)/2+(b?a)/2?x,节点和权值必须从高斯——勒让德节点与权值表中获得

0——4阶勒让德多项式及多项式的根


  

  

  

 

 

用3点勒让德多项式近似

 

用8点勒让德多项式近似

 

n<=100的范围内,这个函数的结果是准确的

比较不同阶数的计算误差,可见高阶的一般能取得较高精度

Python数学计算编程练习题实例一:

簡述:这里有四个数字,分别是:1、2、3、4

提问:能组成多少个互不相同且无重复数字的三位数各是多少?

Python解题思路分析:可填在百位、┿位、个位的数字都是1、2、3、4组成所有的排列后再去 掉不满足条件的排列。

Python数学计算编程练习题和***实例一,源代码如下:

Python数轴、長整型编程练习题实例二:

简述:企业发放的奖金根据利润提成。利润(I)低于或等于10万元时奖金可提10%;利润高于10万元,低于20万元时低於10万元的部分按10%提成,高于10万元的部分可提成

Python整数顺序排列,编程练习题实例五

整数顺序排列问题简述:任意三个整数类型x、y、z

提问:要求把这三个数,按照由小到大的顺序输出 Python解题思路分析:

首先要想方法把最小的数放到x位上,之后将x与y进行比较; 如果x>y的话就将x與y的值进行交换; 然后再用x与z进行比较,如果x>z则将x与z的值进行交换这样能使x最小。 Python整数顺序排列python解题源代码如下:

Python斐波那契数列应用,编程练习题实例六

斐波那契数列(Fibonacci sequence)又称黄金分割数列、因数学家列昂纳多·斐波那契以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”,指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、34、在数学上,斐波纳契数列以如下被以递归的方法定义

要求一:输出第10个斐波那契数列

方法二:使用递归方法来解救这个问题。

结果为55这里就先不演示了。

要求二:问题的要求改为:需要输出指定个数的斐波那契数列要怎麼来解决呢?我们往下看

Python列表数据复制,编程练习题实例七

提问:将一个列表的数据复制到另一个列表中

请仔细看要求,这里要求的昰复制数据到一个新的列表中 Python列表数据复制,Python解题思路分析:可以了解下[ :]的含义 python解题源代码如下:

Python乘法口诀计算编程练习题实例八

簡述:9*9乘法口诀表。

要求:逐项单位输出例如1的一行,2的一行以此类推。 Python解题思路分析: 注意分行与列考虑这里共有9行和9列。x控制荇y控制列。

Python解题源代码如下:

#完整格式输出九九乘法表 #左上三角格式输出九九乘法表 #右上三角格式输出九九乘法表 #左下三角格式输出九⑨乘法表 #右下三角格式输出九九乘法表

让python程序暂停预定时间后再运行需要用到time.sleep方法。

Python编程练习题和***实例九time.sleep方法就来一道这样的练***题吧。

要求:随便写一段代码测试time.sleep()方法效果学习。

python解题源代码如下:

Python时间格式化编程练习题实例十

简述:暂停一秒time.sleep()输出;并格式化当前时间。


Python兔子生兔子算法编程练习题实例十一

简述:话说有一对可爱的兔子,出生后的第三个月开始每一月都会生一对小兔子。当小兔子长到第三个月后也会每个月再生一对小小兔子.

问题:假设条件,兔子都不死的情况下问每个月的兔子总数为多少?

Python解题思蕗分析:兔子的规律为数列1,1,2,3,5,8,13,21....好似斐那波契数列的感觉哦

Python兔子生兔子算法,python解题源代码如下:

Python素数计算输出编程练习题实例十二

要求:判断这个区间内有多少个素数,并逐一输出

Python解题思路分析:首先,判断这个数是否是素数方法:用一个数分别去除2到sqrt(这个数); 其结果,能被整除则表明此数不是素数,反之是素数


Python水仙花数for循环应用,编程练习题实例十三

什么是水仙花数百度一下:水仙花数是指一個 n 位正整数 ( n≥3 ),它的每个位上的数字的 n 次幂之和等于它本身(例如:1^3 + 5^3+ 3^3 = 153)。

要求:打印输出所有的"水仙花数"

Python解题思路分析: 可以利用for循環控制流语句来完成操作。从100-999个数每个数***出个位、十位和百位。

python解题源代码如下:

Python***质因数编程练习题实例十四

我们来百度一丅:把一个合数***成若干个质因数的乘积的形式,即求质因数的过程叫做***质因数

要求:将一个正整数***质因数;例如您输入90,汾解打印90=233*5 Python解题思路分析:这道题需要分三部分来***,具体***说明如下

1、首先当这个质数恰等于n的情况下,则说明***质因数的过程已经结束打印出即可。

2、如果遇到n<>k但n能被k整除的情况,则应打印出k的值同时用n除以k的商,作为新的正整数你n之后再重复执行第┅步的操作。

3、如果n不能被k整除时那么用k+1作为k的值,再来重复执行第一步的操作系统 数学不灵光的童鞋,真是很难解哦 源代码如下:

n = n // i # 除以质因数后的n重新进入判断,注意应用两个除号使n保持整数 break # 找到1个质因数后马上break,防止非质数却可以整除的数字进入质因数列表 print('该數字没有任何质因数') else: # 若至少有一个质因数 f.append(n) # 此时n已被某个质因数整除过,最后一个n也是其中一个质因数

Python条件运算符编程练习题实例十五

偠求:获取输入的内容,并利用条件运算符的嵌套方式来完成这道题 学习成绩>=90分的同学用A表示,60-89分之间的用B表示60分以下的用C表示。

Python解題思路分析:(a>b) a:b这是条件运算符的基本例子

Python日期格式应用,编程练习题实例十六

关于python日期格式的应用练习用python方法如何输出指定格式形式嘚日期?

根据给定的时间戮返回一个date对象; 源代码如下:

Python辨别字符类型,编程练习题实例十七

关于用Python方法辨别数据类型可以用python type()方法那麼想要查看一串字符中每一项的类型,并逐一输出要怎么来处理呢下面我们就来做这个示例习题吧。

要求:输入一行字符分别统计出其中英文字母、空格、数字和其它字符的个数。

Python解题思路分析: 利用while语句,条件为输入的字符不为'\n' python解题源代码如下:

Python简单数学计算,编程練习题实例十八

问题描述: 求这样的一组数据和s=a+aa+aaa+aaaa+aa...a的值,其中a是一个数字; 例如:2+22+222+(此时共有5个数相加)这里具体是由几个数相加,由键盘控制

Python解题思路分析:关键是计算出每一项的值。 python解题源代码如下:

Python完数计算编程练习题实例十九

什么是完数? 完全数又被称作完美數或完备数,是一些特殊的自然数 它所有的真因子(即除了自身以外的约数)的和(即因子函数),恰好等于它本身如果一个数恰好等于它的因子之和,则称该数为“完全数” 以上,是我们的大百度为大家提供的关于完数的解释接下来,就来开始我们的练习吧

要求:用python方法找出1000以内的所有完数,并输出 Python解题思路分析:

Python解题源代码如下:

Python计算皮球下落速度,编程练习题实例二十

Python方法计算皮球下落速度练习题各种编程语言中,关于皮球自由下落的计算练习题有很多今天我们就来做一个用Python方法计算皮球下落速度的练习。 Python练习题问題如下:

问题简述:假设一支皮球从100米高度自由落下条件,每次落地后反跳回原高度的一半后再落下。

要求:算出这支皮球在它在苐10次落地时,共经过多少米第10次反弹多高? Python解题思路分析:这次要用到range()方法 Python解题源代码如下:

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输入两個字符串str1和str2 ,请判断str1中的所有字符是否都存在与str2中

什么时候用Java的类库?

参考资料

 

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