روش ذوزنقه‌ای

انتگرال‌گیری · رایگان در برنامه

فرض کنید هدف محاسبه‌ی تقریبی انتگرال ∫xixi+1f(x)dx\int_{x_i}^{x_{i+1}} f(x) dx است. برای این منظور چندجمله‌ای درونیاب ff را در نقاط xix_i و xi+1x_{i+1} به دست آورده و از آن انتگرال می‌گیریم:

∫xixi+1f(x)dx≈h∫01(fi+sΔfi)ds=h[sfi+s22Δfi]01=h2(fi+fi+1)\int_{x_i}^{x_{i+1}} f(x) dx \approx h \int_{0}^{1} \left( f_i + s \Delta f_i \right) ds = h \left[ s f_i + \frac{s^2}{2} \Delta f_i \right]_{0}^{1} = \frac{h}{2} \left( f_i + f_{i+1} \right)

بنابراین:

∫xixi+1f(x)dx≈Ti=h2(fi+fi+1)\int_{x_i}^{x_{i+1}} f(x) dx \approx T_i = \frac{h}{2} \left( f_i + f_{i+1} \right)

روش ذوزنقه‌ای مرکب:

برای محاسبه‌ی تقریبی ∫abf(x)dx\int_{a}^{b} f(x) dx بازه‌ی [a,b][a, b] را به nn زیر بازه با طول برابر تقسیم می‌کنیم و در هر زیر بازه از رابطه‌ی قبل استفاده می‌کنیم. لذا داریم:

a=x0<x1<⋯<xn−1=b,h=b−ana = x_0 < x_1 < \cdots < x_{n-1} = b \quad , \quad h = \frac{b - a}{n}

و از آن فرمول روش ذوزنقه‌ای مرکب به صورت زیر نتیجه می‌شود:

I=∫x0xnf(x)dx≈T(h)=h2(f0+2f1+2f2+⋯+2fn−1+fn)I = \int_{x_0}^{x_n} f(x) dx \approx T(h) = \frac{h}{2} \left( f_0 + 2 f_1 + 2 f_2 + \cdots + 2 f_{n-1} + f_n \right)

روش‌های مرتبط