Чисельне інтегрування функції використовуючи метод Ромберга в середовищі програмування delphi

Delphi-проект призначений для обчислення значення визначеного інтеграла і використовує для цього алгоритм методу Ромберга. Відмітимо, що даний алгоритм в якості базової використовує формулу трапецій з рівномірним кроком, після чого, використовуючи спеціальний механізм, здійснюється послідовне уточнення значення інтеграла, при кратному збільшенні числа відрізків на які розбивається проміжок інтегрування (теоретична частина по методу Ромберга, а також застосування його для конкретного прикладу містяться за посилання Чисельне інтегрування функції використовуючи метод Ромберга).

Інтерфейс користувача програми практично не відрізняється від інших проектів, які реалізують процедуру обчислення визначеного інтеграла, тобто складається з панелі інструментів, області графічного представлення та області виводу результатів.

Головне вікно delphi-проекту Чисельне інтегрування методом Ромберга

Головне вікно delphi-проекту Чисельне інтегрування методом Ромберга

Після запуску проекту, від користувача вимагається у вигляді формули задати підінтегральну функцію, межі інтегрування, точність обчислювального процесу та кількість відрізків на які ділиться проміжок .

Читати повністю

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

Програмна реалізація алгоритму обчислення площі плоскої фігури в середовищі програмування delphi

Delphi-проект "Площа плоскої фігури" призначений для обчислення площі фігури обмеженої двома кривими. Відмітимо, що дана задача, зводиться до обчислення двох визначених інтегралів. В явості методу для цього, програма використовує метод прямокутників. Більш детальну інформацію про алгоритм обчислення площ плоскої фігури можна знайти за посиланням Площа фігури обмеженої двома кривими.

Запустимо даний delphi-проект, та провіримо його працездатність на конкретному прикладі. Перш ніж почати обчислювати площу фігури, необхідно визначити межі інтегрування. Зробимо це зобразивши графіки кривих, що обмежують фігуру в системі координат та визначивши точки їх перетину. Для цього, задамо будь-які значення в поля «Межі інтегрування» наприклад −10 та 10, вкажимо, у відповідні поля, рівняння кривих та натиснемо кнопку «Побудувати графік». В результаті отримаємо:

Читати повністю

Обчислення площі плоскої фігури

За геометричним тлумаченням визначного інтегралу, площа криволінійної трапеції, яка обмежена кривою Площа криволінійної фігури, лініями plosha_ploskoi_figyru2 і plosha_ploskoi_figyru3, та віссю plosha_ploskoi_figyru4, обчислюється за формулою plosha_ploskoi_figyru5.

Криволінійна трапеція

Криволінійна трапеція

Якщо плоска фігура обмежена лініями plosha_ploskoi_figyru7 і plosha_ploskoi_figyru8, то для обчислення площі такої фігури, на першому кроці, необхідно знайти точки перетину кривих plosha_ploskoi_figyru2  і plosha_ploskoi_figyru3. Ці точки є границями інтегрування.

Читати повністю