1. 验证多项式精确积分
大学理工科学生背景
正在完成数值分析课程作业,需要验证复合辛普森公式对低阶多项式积分的精确性。
问题
计算 ∫₀¹ x² dx 的数值积分,并与解析解对比误差。
如何使用
在被积函数 f(x) 中填入 `x^2`,下限设为 0,上限设为 1,子区间数设为 4,精确原函数填入 `x^3/3`。
结果
生成 5 个节点的权重分配表,计算得出 S = 0.333333,与解析值完全一致,绝对误差为 0。
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用复合 Simpson 1/3 法计算 ∫ₐᵇ f(x)dx(n 为偶数):S = h/3·(f(a) + 4Σ奇节点 + 2Σ偶内节点 + f(b)),误差 O(h⁴),对三次及以下多项式精确。逐节点数值表 + 积分估计 + 可选精确值/误差对比。示例:∫₀¹x²dx 取 n=4 得 0.333333(精确!);∫₀¹e^(−x²)dx(无初等原函数)取 n=10 得 0.746825。
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工具使用指南
本工具采用复合 Simpson 1/3(辛普森)求积公式,用于快速计算一元函数在给定区间的定积分数值解。算法具有 O(h⁴) 的代数精度,能够输出包含节点坐标、函数值及权重的详细求积表,并支持输入精确原函数以对比绝对误差。
背景
正在完成数值分析课程作业,需要验证复合辛普森公式对低阶多项式积分的精确性。
问题
计算 ∫₀¹ x² dx 的数值积分,并与解析解对比误差。
如何使用
在被积函数 f(x) 中填入 `x^2`,下限设为 0,上限设为 1,子区间数设为 4,精确原函数填入 `x^3/3`。
结果
生成 5 个节点的权重分配表,计算得出 S = 0.333333,与解析值完全一致,绝对误差为 0。
背景
在概率密度计算中需要获取标准正态分布相关积分在 [0, 1] 区间内的定积分高精度数值。
问题
函数 e^(-x^2) 无法使用初等函数表示原函数,需要使用辛普森法得到 6 位精度的数值解。
如何使用
在被积函数中填入 `e^(-x^2)`,积分下限设为 0,上限设为 1,子区间数设为 10,保留 6 位小数。
结果
计算出步长 h = 0.1,输出各节点加权计算过程,最终积分估计值为 0.746825。
复合 Simpson 1/3 法每两段相邻子区间构成一个二次抛物线拟合单元,因此区间总数 n 必须是偶数。
复合辛普森法的整体截断误差阶数为 O(h⁴),对三次及以下的多项式函数积分结果在理论上完全精确。
可以。当上限小于下限时,步长 h 为负值,计算出的定积分结果会自动反号,符合微积分定义。
支持常见初等函数表达式,包括 sin、cos、tan、exp、ln、sqrt、幂运算(如 x^2)及各类复合算式。
不会。该参数为选填项,留空时仅输出辛普森数值积分估计值与节点明细,不展示误差对比。