Kvadratūros Skaičiuoklė

Skaitmeninės analizės įrankis

Kvadratūros Skaičiuoklė

Apskaičiuokite bet kurios funkcijos apibrėžtinį integralą (plotą po kreive) pasirinktame intervale. Naudokite Trapecijų arba Simpsono taisyklę ir akimirksniu gaukite tikslų skaitmeninį rezultatą.

Trapecijų: T = h[f₀/2+…+fₙ/2]
Simpsonas: S = h/3[f₀+4f₁+2f₂+…]
Paklaida: O(h²) / O(h⁴)

Integravimo parametrai

Pasirinkite funkciją, intervalą ir metodą, kad skaičiuoklė automatiškai apskaičiuotų kvadratūros (integralo) reikšmę.

Galima naudoti: sin, cos, tan, sqrt, exp, log, abs, PI. Laipsnis žymimas ^ (pvz., x^3).

a
b

Apatinė (a) ir viršutinė (b) integravimo ribos.

10

Didesnis n reiškia smulkesnį žingsnį h ir tikslesnį rezultatą. Simpsono taisyklei n turi būti lyginis.

Simpsono taisyklė paprastai tikslesnė lygioms funkcijoms, nes aproksimuoja jas parabolėmis.

Kvadratūros rezultatai

Apskaičiuotas integralas ir tikslumo rodikliai.

Apskaičiuotas integralas (I)
4.0000
Žingsnio ilgis: h = 0.2
Taškų svorių pasiskirstymas
Galiniai
Nelyginiai (×4)
Lyginiai (×2)
Galiniai taškai
Nelyginiai taškai
Lyginiai taškai
Detali analizė
Funkcija f(x)
Intervalas [a, b] [0, 2]
Poitraukių skaičius (n) 10
Metodas Simpsono taisyklė
Tikslus rezultatas 4.0000
Įdomus faktas: Simpsono taisyklė yra tiksli visiems polinomams iki trečio laipsnio imtinai – todėl x³ integralas apskaičiuojamas be paklaidos, nepriklausomai nuo n reikšmės.

Kaip veikia skaitmeninė kvadratūra?

Kvadratūra – tai istoriškai geometrijoje kilęs terminas, reiškiantis figūros ploto apskaičiavimą naudojant kvadratą lygiaverčiu plotu. Šiuolaikinėje matematikoje šis terminas dažniausiai vartojamas kalbant apie skaitmeninius integravimo metodus, kai apibrėžtinis integralas apskaičiuojamas ne analiziškai, o suskaidžius intervalą į mažus poIntervalius ir sudėjus jų plotų aproksimacijas.

Trapecijų taisyklė

Kiekvienas poIntervalio segmentas aproksimuojamas tiese, sujungiančia kraštinius taškus, todėl susidaro trapecijos formos plotas. Formulė: T = h · [f(a)/2 + f(x₁) + … + f(xₙ₋₁) + f(b)/2], kur h = (b − a)/n. Paklaida mažėja proporcingai h².

Simpsono taisyklė

Vietoje tiesių naudojamos parabolės, kurios geriau atkartoja funkcijos kreivumą. Formulė: S = h/3 · [f(a) + 4Σf(nelyginiai) + 2Σf(lyginiai) + f(b)]. Ši taisyklė reikalauja lyginio n ir konverguoja sparčiau – paklaida mažėja proporcingai h⁴.

Praktinis pritaikymas

Skaitmeninė kvadratūra naudojama inžinerijoje, fizikoje ir statistikoje, kai funkcijos antiišvestinė nėra išreiškiama elementariomis funkcijomis (pvz., e^(-x²)) arba kai turimi tik atskiri matavimų duomenys, o ne pati funkcijos formulė.

Ji taip pat plačiai taikoma skaičiuojant plotą po kreive, darbą jėgos lauke, tikimybių tankio funkcijų integralus bei signalų apdorojime.

Mūsų skaičiuoklė leidžia palyginti abu metodus realiu laiku ir stebėti, kaip didėjant n reikšmei rezultatas artėja prie tikslios integralo vertės.

Pavyzdinis konvergencijos palyginimas

Lentelėje pateiktas ∫₀² x³ dx skaičiavimas (tiksli reikšmė = 4) skirtingam poIntervalų skaičiui n.

PoIntervalų sk. (n) Trapecijų taisyklė Simpsono taisyklė Tikslus rezultatas
2 5.0000 4.0000 4.0000
4 4.2500 4.0000 4.0000
10 4.0400 4.0000 4.0000
50 4.0016 4.0000 4.0000
100 4.0004 4.0000 4.0000

* Simpsono taisyklė yra tiksli iki trečio laipsnio polinomams, todėl paklaida šiuo atveju lygi nuliui visiems n.

Dažniausiai užduodami klausimai

Čia rasite atsakymus į pagrindinius klausimus apie kvadratūrą ir skaitmeninį integravimą.

Kvadratūra – tai matematinis procesas, kurio metu apskaičiuojamas plotas po funkcijos kreive, t. y. apibrėžtinis integralas. Terminas kilęs iš senovės geometrijos uždavinio – rasti kvadratą, kurio plotas lygus duotai figūrai.

Trapecijų taisyklė aproksimuoja funkciją tiesės atkarpomis tarp taškų, o Simpsono taisyklė naudoja parabolinius segmentus, todėl paprastai suteikia tikslesnį rezultatą su tuo pačiu poIntervalų skaičiumi.

Paklaida priklauso nuo žingsnio ilgio h ir naudojamo metodo. Trapecijų taisyklės paklaida mažėja proporcingai h², o Simpsono taisyklės – proporcingai h⁴, todėl Simpsono metodas konverguoja greičiau.

Skaitinė kvadratūra naudojama, kai funkcijos antiišvestinė nėra išreiškiama elementariomis funkcijomis, arba kai turima tik diskretūs duomenų taškai, o ne analizinė funkcijos išraiška.

Similar Posts

  • WACC skaiciuokle

    WACC skaiciuokle | Tikslus svertinės vidutinės kapitalo kainos skaičiavimas Finansų analizė WACC skaiciuokle Skaidrus ir tikslus svertinės vidutinės kapitalo kainos (WACC) apskaičiavimas. Akimirksniu įvertinkite nuosavo kapitalo, skolos ir mokesčių įtaką bendrai finansavimo kainai. Nuosavas kapitalas: E/V Skola: D/V Mokesčių skydas: (1 – Tc) WACC algoritmo įvesties duomenys Įveskite įmonės finansinius rodiklius, kad algoritmas apskaičiuotų tikslią…

  • Gimdymo skaičiuoklė

    Gimdymo skaičiuoklė | Tikslus motinystės ir tėvystės išmokų apskaičiavimas Šeimos finansai Gimdymo skaičiuoklė Skaidrus ir orientacinis motinystės, tėvystės bei vaiko priežiūros išmokų dydžio apskaičiavimas. Sužinokite, kokio dydžio paramos galite tikėtis pagal savo vidutines pajamas. Motinystė: 126 d. Tėvystė: 30 d. Priežiūra: 1 arba 2 m. Algoritmo įvesties duomenys Įveskite savo duomenis, kad algoritmas apskaičiuotų orientacinį…

  • betono turio skaiciuokle

    betono turio skaiciuokle | Tikslus betono kiekio ir tūrio apskaičiavimas Statybų skaičiavimai betono turio skaiciuokle Skaidrus ir tikslus betono kiekio bei svorio apskaičiavimas. Akimirksniu konvertuokite pamato ar plokštės matmenis į kubinius metrus (m³) ir tonas pagal standartinius tankio rodiklius. Betono tankis: ~2400 kg/m³ Rekomenduojama atsarga: 5–10 % Atnaujinta: 2026 m. Skaičiavimo duomenys Įveskite konstrukcijos matmenis…

  • 3 pakopos pensijos skaiciuokle

    3 pakopos pensijos skaiciuokle | Ilgalaikis taupymas ir pensijos planavimas Finansų planavimas 3 pakopos pensijos skaiciuokle: Ilgalaikis taupymas Apskaičiuokite savo būsimą pensiją ir sužinokite, kiek galite sutaupyti pasinaudodami GPM lengvatomis. Įveskite duomenis ir gaukite tikslią kaupimo prognozę. Mokesčių lengvata: 20 % GPM Lankstumas: Galima atsiimti Tikslumas: Aukštas Kaupimo duomenų įvestis Įveskite savo amžių ir planuojamas…

  • Luminor Lizingo Skaičiuoklė

    Luminor Lizingo Skaičiuoklė | Mėnesinės Įmokos Apskaičiavimas Finansų planavimo įrankis Luminor Lizingo Skaičiuoklė Akimirksniu apskaičiuokite automobilio ar technikos lizingo mėnesinę įmoką, bendras palūkanas ir grąžinimo sumą. Tiesiog įveskite turto kainą ir pageidaujamas sąlygas. Pradinis įnašas: nuo 15 % Maksimalus terminas: iki 10 metų Palūkanos: EURIBOR + marža Lizingo parametrai Įveskite planuojamus duomenis, kad pamatytumėte preliminarią…

  • IDV Mokesčių Skaičiuoklė

    IDV Mokesčių Skaičiuoklė 2024–2025 | VSD, PSD ir GPM Apskaičiavimas Atnaujinta 2024–2025 m. IDV Mokesčių Skaičiuoklė Tiksliai apskaičiuokite VSD, PSD ir GPM įmokas bei sužinokite savo grynąsias pajamas. Įvertinkite 30% išlaidų normos pritaikymo naudą akimirksniu. VSD: 33,39% (nuo 90% pelno) PSD: 6,98% (nuo 90% pelno) GPM: 15% arba 20% Jūsų veiklos parametrai Įveskite planuojamas metines…

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *