数值积分是使用数值技术对积分进行近似计算。 积分的数值计算有时称为求积。 Ueberhuber(1997,第71页)使用“求积”一词来表示单变量积分的数值计算,而使用“立方求积”来表示多重积分的数值计算。
有许多可用于数值积分的方法。 Press等人(1992)是此类技术的一个很好的来源。 数值积分在Wolfram 语言中实现为NIntegrate[f,
x, xmin, xmax
]。
最直接的数值积分技术使用牛顿-科特斯公式(也称为求积公式),该公式通过各种次数的多项式来逼近在一系列等间距区间处制表的函数。 如果端点被制表,则2点和3点公式分别称为梯形法则和辛普森法则。 5点公式称为布尔法则。梯形法则的推广是龙贝格积分,它可以对许多较少的函数求值产生准确的结果。
如果函数是解析已知的,而不是在等间距间隔处制表的,则最佳的数值积分方法称为高斯求积。 通过选择评估函数的横坐标,高斯求积产生尽可能最精确的近似值。 然而,鉴于现代计算机的速度,高斯求积形式主义的额外复杂性通常使其不如简单地蛮力计算规则网格上两倍的点(这也允许重用已计算的函数值)。 Hildebrand(1956)是高斯求积的优秀参考资料。
自计算机控制系统、通信系统和控制系统等信息系统开发以来,已经开发了基于信息论的现代数值积分方法,因为在这些情况下,经典方法(基于逼近理论)效率不高(Smith 1974)。
另请参见
立方求积,
双指数积分,
费隆积分公式,
高斯-克朗罗德求积,
格雷戈里公式,
积分,
积分,
蒙特卡洛积分,
数值微分,
求积,
准蒙特卡洛积分,
符号积分,
T-积分
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参考文献
Corbit, D. "Numerical Integration: From Trapezoids to RMS: Object-Oriented Numerical Integration." Dr. Dobb's J., No. 252, 117-120, Oct. 1996.Davis, P. J. and Rabinowitz, P. Methods of Numerical Integration, 2nd ed. New York: Academic Press, 1984.Hildebrand, F. B. Introduction to Numerical Analysis. New York: McGraw-Hill, pp. 319-323, 1956.Krommer, A. R. and Ueberhuber, C. W. Numerical Integration on Advanced Computer Systems. Berlin: Springer-Verlag, 1994.Milne, W. E. Numerical Calculus: Approximations, Interpolation, Finite Differences, Numerical Integration and Curve Fitting. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1949.Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; and Vetterling, W. T. Numerical Recipes in FORTRAN: The Art of Scientific Computing, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, 1992.Smith, J. M. "Recent Developments in Numerical Integration." J. Dynam. Sys., Measurement and Control 96, 61-70, Mar. 1974.Ueberhuber, C. W. "Numerical Integration." Ch. 12 in Numerical Computation 2: Methods, Software, and Analysis. Berlin: Springer-Verlag, pp. 65-169, 1997.Weisstein, E. W. "Books about Numerical Methods." http://www.ericweisstein.com/encyclopedias/books/NumericalMethods.html.Whittaker, E. T. and Robinson, G. "Numerical Integration and Summation." Ch. 7 in The Calculus of Observations: A Treatise on Numerical Mathematics, 4th ed. New York: Dover, pp. 132-163, 1967.在 Wolfram|Alpha 上引用
数值积分
请引用为
Weisstein, Eric W. “数值积分。” 来自 MathWorld-- Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/NumericalIntegration.html
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