用于表格数据的辛普森公式计算器

使用辛普森公式逐步近似计算(由数值表给出)的积分

对于给定的取值表,计算器将使用辛普森(抛物线)1/3 法求积分的近似值,并显示步骤。

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A
$$$x$$$
$$$f{\left(x \right)}$$$

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利用下表,采用辛普森公式近似计算积分 $$$\int\limits_{0}^{8} f{\left(x \right)}\, dx$$$

$$$x$$$$$$0$$$$$$2$$$$$$4$$$$$$6$$$$$$8$$$
$$$f{\left(x \right)}$$$$$$-1$$$$$$5$$$$$$0$$$$$$2$$$$$$7$$$

解答

辛普森1/3公式用抛物线近似该积分:$$$\int\limits_{a}^{b} f{\left(x \right)}\, dx\approx \sum_{i=1}^{\frac{n - 1}{2}} \frac{\Delta x_{i}}{3} \left(f{\left(x_{2i-1} \right)} + 4 f{\left(x_{2i} \right)} + f{\left(x_{2i+1} \right)}\right)$$$,其中 $$$n$$$ 为节点数,$$$\Delta x_{i}$$$ 为第 $$$2 i - 1$$$ 个子区间的长度。

$$$\int\limits_{0}^{8} f{\left(x \right)}\, dx\approx \frac{2 - 0}{3} \left(f{\left(0 \right)} + 4 f{\left(2 \right)} + f{\left(4 \right)}\right) + \frac{6 - 4}{3} \left(f{\left(4 \right)} + 4 f{\left(6 \right)} + f{\left(8 \right)}\right)$$$

因此,$$$\int\limits_{0}^{8} f{\left(x \right)}\, dx\approx \frac{2 - 0}{3} \left(-1 + \left(4\right)\cdot \left(5\right) + 0\right) + \frac{6 - 4}{3} \left(0 + \left(4\right)\cdot \left(2\right) + 7\right) = \frac{68}{3}$$$

答案

$$$\int\limits_{0}^{8} f{\left(x \right)}\, dx\approx \frac{68}{3}\approx 22.666666666666667$$$A


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