Romberg İntegrasyon Hesaplama

Romberg integrasyonu ile integrali tahmin etmek için bir fonksiyon seçin, aralığı ve seviye sayısını belirleyin.

Nasıl hesaplanır?

Dört hazır fonksiyondan birini (x², sin x, eˣ, 1/(1+x²)), a ve b sınırlarını (b, a'dan büyük olmalı) ve 1 ile 10 arasında bir seviye sayısı L'yi seçersiniz. Romberg tablosunun ilk sütunu 1, 2, 4, 8 … aralıklı yamuk tahminlerini içerir: R(i,0) = ½·R(i−1,0) + h·Σ f(orta noktalar); h her satırda yarıya iner. Sonraki her sütun Richardson ekstrapolasyonu uygular: R(i,j) = (4j·R(i,j−1) − R(i−1,j−1)) ÷ (4j − 1).

Gösterilen cevap, tablonun sağ alt köşesindeki değerdir ve altı ondalığa yuvarlanır. Yalnızca bu son tahmin gösterilir, tablonun tamamı değil. L = 1, tüm aralık üzerinde tek bir yamuktur. Ondalıklı seviye sayısı tam sayıya kesilir, 1–10 dışındaki değerler sonuç vermez. Sinüs fonksiyonu radyan kullanır.

Örnek hesaplama

eˣ fonksiyonunu 0'dan 1'e 4 seviyeyle integre edelim. Yamuk tahminlerinin ilk sütunu 1,859141; 1,753931; 1,727222 ve 1,720519'dur. Ekstrapolasyon ikinci sütunu 1,718861; 1,718319; 1,718284 olarak, ardından 1,718283 ve 1,718282'yi, son olarak köşe değerini 1,718282 verir. Sonuç 1,718282 olur; bu, kesin değer olan e − 1 = 1,718282 ile altı ondalıkta uyuşur. Sade 4 seviyeli yamuk değeri ise hâlâ 1,720519 ile uzaktı.

Bu örneği dene →

Sık yapılan hatalar

  • sin x için sınırları derece cinsinden yazmak. Fonksiyon radyan kullanır; 0'dan 180'e integral yarım turun integrali değildir, bunun yerine 0'dan 3,14159'a girin.
  • Geniş veya salınan bir aralıkta çok az seviye kullanmak. sin x için 0'dan 100'e 3 seviyede tahmin gerçek değerden çok uzaktır; seviyeyi artırın ve cevabın oturduğunu kontrol edin.
  • 1 seviye seçip doğruluk beklemek. Bir seviye tek bir yamuktur; sin x için 0'dan π'ye 2 yerine 0,000000 verir.
  • Sınırları ters sırayla girmek (a, b'den büyük). Araç b'nin a'dan büyük olmasını ister, aksi halde sonuç vermez; yerlerini değiştirin ve işareti kendiniz çevirin.
  • Herhangi bir formül yazabileceğinizi sanmak. Yalnızca listedeki dört fonksiyon vardır ve 10'dan fazla seviye reddedilir.

Bu hesaplama hakkında

Romberg integrasyonu, giderek daha ince alt bölümlerle yamuk kuralından başlayıp düşük dereceli hata terimlerini yok etmek için Richardson ekstrapolasyonu uygulayan ve böylece tek başına yamuk kuralından çok daha doğru bir sonuca yakınsayan sayısal bir belirli integral tahmin yöntemidir. Eklenen her seviye, bir öncekinin doğruluğunu yaklaşık olarak karesine çıkarır.

Bu hesaplayıcı, dört hazır fonksiyondan birini (x², sin x, eˣ veya 1/(1+x²)) seçmenize, integrasyon aralığını belirlemenize ve kaç Romberg seviyesi hesaplanacağını (1 ile 10 arası) seçmenize olanak tanır. Yamuk tahminlerinin ve ekstrapole edilmiş iyileştirmelerinin tam üçgen tablosunu kendi içinde hesaplar, ancak tabloyu değil yalnızca son, en iyileştirilmiş tahmini gösterir. Sayısal analiz derslerinde öğretilen standart bir tekniktir ve mühendisler ile bilim insanları tarafından temiz bir kapalı form ters türevi olmayan fonksiyonları integre etmek için kullanılır.

Bu faydalı oldu mu?

En fazla 3 tepki seçebilirsiniz.

Yorumlar

  • İlk yorumu siz yazın.

Popüler hesaplayıcılar

Tüm Hesaplayıcılar