Чисельне інтегрування функції методом Ромберга

Перш ніж приступити до розгляду чергового методу чисельного інтегрування, нагадаємо, що інтеграл від функції чисельно дорівнює площі криволінійної трапеції, обмеженої графіком цієї функції і межами інтегрування . Відмітимо, що розглядувані на даному сайті методи (метод прямокутниківметод трапецій, метод Сімпсона), базуються на процедурі поділу відрізка  на елементарних частин, після чого, площа криволінійної трапеції обчислюється, як сума площ  прямокутників чи трапецеїдних фігур (в залежності від вибраного методу). Проте, результат отриманий згідно даних методів, сильно залежить від величини кроку (), що позначається на точності обчислення визначеного інтеграла особливо в тих випадках, коли функція має немонотонний характер.

Використання екстраполяції Річардсона, при інтегруванні відомими методами, дозволяє значно скоротити машинний час при незмінній точності результату (оскільки уточнення результату інтегрування не потребує додаткових обчислень функції). Застосування наведеної нижче методики до ітераційної формули трапецій складає розглядуваний метод Ромберга.

Далі, розглянемо основну суть екстраполяції Річардсона. Для цього, вибиремо деякий крок  і розрахуємо по формулі трапецій деяке значення інтеграла . Далі, крок  зменшимо удвічі, в результаті чого, отримаємо нове значення . Тоді, згідно з екстраполяцією Річардсона, розраховане значення інтеграла може бути уточнене за формулою:

Читати повністю

Обчислення подвійних інтегралів на криволінійній області інтегрування в середовищі програмування delphi

Delphi-проект призначений для знаходження наближеного значення подвійного інтеграла, де область інтегрування являється криволінійним чотирикутником, і використовує для цього алгоритм методу клітин. Основна ідея даного методу полягає в тому, що наближене значення кратних інтегралів обчислюють у вигляді добутку площі прямокутника (область інтегрування) та значення підінтегральної функції в ценрі даного прямокутника. Відмітимо, що точність методу клітин можна підвищити, якщо область інтегрування розбити на частини (елементарні клітини) і до кожної з них застосувати вищевказаний підхід (теоретична частина по даному методу міститься за посиланням Обчислення подвійних інтегралів методом клітин).

Головне вікно проекту ділиться на дві частини і складається з панелі інструментів (розташована в лівій частині форми і містить наступні візуальні компоненти: п'ять компонентів типу TEdit, чотири з яких відповідають за розмірність області інтегрування і в один аналітично, у вигляді формули, вказується підінтегральна функція; один компонент типу TSpinEdit призначений виключно для введення цілих чисел і відповідає за кількість частин на які розбивається область інтегрування; компонент типу TMemo, основне призначення якого є вивід результату роботи програми; дві кнопки типу TButton, одна з яких безпосередньо реалізує алгоритм методу клітин і друга — видаляє всі введені користувачем значення та готує проект до нового прикладу) та області 3D-візуалізації  методу клітин для випадку криволінійної області інтегрування.

Читати повністю

Обчислення подвійних інтегралів методом клітин в середовищі програмування delphi

Розглядуваний delphi-проект призначений для знаходження наближеного значення подвійного інтеграла, де область інтегрування являється прямокутником, і використовує для цього алгоритм методу клітин. Основна ідея даного методу полягає в тому, що наближене значення кратних інтегралів обчислюють у вигляді добутку площі прямокутника (область інтегрування) та значення підінтегральної функції в ценрі даного прямокутника. Відмітимо, що точність методу клітин можна підвищити, якщо область інтегрування розбити на частини (елементарні клітини) і до кожної з них застосувати вищевказаний підхід (теоретична частина по даному методу міститься за посиланням Обчислення подвійних інтегралів методом клітин).

Головне вікно проекту ділиться на дві частини і складається з панелі інструментів (розташована в лівій частині форми і містить наступні візуальні компоненти: п'ять компонентів типу TEdit, чотири з яких відповідають за розмірність області інтегрування і в один аналітично, у вигляді формули, вказується підінтегральна функція; один компонент типу TSpinEdit призначений виключно для введення цілих чисел і відповідає за кількість частин на які розбивається область інтегрування; компонент типу TMemo, основне призначення якого є вивід результату роботи програми; дві кнопки типу TButton, одна з яких безпосередньо реалізує алгоритм методу клітин і друга — видаляє всі введені користувачем значення та готує проект до нового прикладу) та області 3D-візуалізації  методу клітин для випадку прямокутної області інтегрування.

Читати повністю

Обчислення подвійних інтегралів методом клітин

Розглянемо метод клітин на прикладі подвійного інтеграла. Відмітимо, що зробивши відповідні зміни, його можна поширити і на випадок інтегралів більшої кратності. Отже, нехай маємо інтеграл виду , де  — прямокутник, такий що .

З курсу математичного аналізу відома теорема про середнє. Якщо підінтегральна функція неперервна і інтегровна, то існує така точка , що, де площа прямокутника .

Якщо середнє значення функції замінити на значення функції в центрі прямокутника, то отримаємо наближену формулу:

Точність цієї формули можна підвищити, якщо область розбити на частини (на елементарні клітини) і до кожної з них застосувати формулу (1). Тобто якщо область інтегрування є прямокутник, то останню формулу перепишемо у наступному вигляді:

Читати повністю

Розв'язок диференціального рівняння першого порядку методом Ейлера

Програма знаходить розв'язок диференціального рівняння першого порядку класичним методом Ейлера, який є найпростішим представником класу явних методів інтегрування.

В програмі з клавіатури задаються початок та кінець відрізка, початкова умова і крок h. Саме рівняння задається програмно. Тобто, якщо потрібно буде знайти розв'язок диференціального рівняння, яке відмінне від заданого, необхідно внести відповідні зміни в коді програми.

Результатом виконання програми є вивід послідовності точок та значень функції в цих точках, а також побудова відповідного графіка в компоненті TChart.

Інтерфейс програми, яка реалізує метод Ейлера

Інтерфейс програми, яка реалізує метод Ейлера

Читати повністю