定积分数值计算方法的应用

❶ 数值计算方法在实际生活中有什么应用

数字信号处理是把信号用数字或符号表示成序列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数值计算方法进行各种处理，达到提取有用信息便于应用的目的。例如：滤波、检测、变换、增强、估计、识别、参数提取、频谱分析等。
一般地讲，数字信号处理涉及三个步骤：
⑴模数转换(A/D转换)：把模拟信号变成数字信号，是一个对自变量和幅值同时进行离散化的过程，基本的理论保证是采样定理。
⑵数字信号处理(DSP)：包括变换域分析(如频域变换)、数字滤波、识别、合成等。
⑶数模转换(D/A转换)：把经过处理的数字信号还原为模拟信号。通常，这一步并不是必须的。 作为DSP的成功例子有很多，如医用CT断层成像扫描仪的发明。它是利用生物体的各个部位对X射线吸收率不同的现象，并利用各个方向扫描的投影数据再构造出检测体剖面图的仪器。这种仪器中fft(快速傅里叶变换)起到了快速计算的作用。以后相继研制出的还有：采用正电子的CT机和基于核磁共振的CT机等仪器，它们为医学领域作出了很大的贡献。
信号处理的目的是：削弱信号中的多余内容；滤出混杂的噪声和干扰；或者将信号变换成容易处理、传输、分析与识别的形式，以便后续的其它处理。

❷ 应用数值计算方法（运用MATLAB）求解带参数的定积分

这个很简单啊：

>> syms t x
>> int(sin(t)/t,0,x)
ans =
sinint(x)

由于 sin(t)/t 的积分没有更简单的初等函数表示，所以用一个专门的函数 sinint 来表达（可以doc sinint 查看该函数的说明）。

❸ 用Excel计算积分如何进行

1、首先在Excel表格中输入每个月的消费金额，需要根据金额计算积分。

❹ 数值计算方法的主要研究对象有哪些其常用基本算法主要包括哪三个方面

数值计算方法的主要研究对象：研究各种数学问题的数值方法设计、分析、有关的数学理论和具体实现。其常用基本算法在数值分析中用到迭代法的情形会比直接法要多。例如像牛顿法、二分法、雅可比法、广义最小残量方法及共轭梯度法等等。在计算矩阵代数中，大型的问题一般会需要用迭代法来求解。

许多时候需要将连续模型的问题转换为一个离散形式的问题，而离散形式的解可以近似原来的连续模型的解，此转换过程称为离散化。

例如求一个函数的积分是一个连续模型的问题，也就是求一曲线以下的面积若将其离散化变成数值积分，就变成将上述面积用许多较简单的形状（如长方形、梯形）近似，因此只要求出这些形状的面积再相加即可。

(4)定积分数值计算方法的应用扩展阅读

数值分析也会用近似的方式计算微分方程的解，包括常微分方程及偏微分方程。

常微分方程往往会使用迭代法，已知曲线的一点，设法算出其斜率，找到下一点，再推出下一点的资料。欧拉方法是其中最简单的方式，较常使用的是龙格－库塔法。

偏微分方程的数值分析解法一般都会先将问题离散化，转换成有限元素的次空间。可以透过有限元素法、有限差分法及有限体积法，这些方法可将偏微分方程转换为代数方程，但其理论论证往往和泛函分析的定理有关。另一种偏微分方程的数值分析解法则是利用离散傅立叶变换或快速傅立叶变换。

❺ 数值分析中常用的求积公式有哪几中

构造一个多项式近似代替某个未知函数或复杂函数。据此，可以推导用来近似计算该未知函数或复杂函数的定积分或导数的公式。这就是数值积分与数值微分的基本内容.推导积分和导数的数值计算公式的重要性是显而易见的
插值理论是解决数值计算定积分的有效途径之一。
插值型求积公式
复合求积公式
Romberg求积公式
牛顿－科特斯求积公式及其余项
机械型求积公式
梯形求积公式
有什么不到位的请指正
龙贝格求积公式
辛普森(Simpson)求积公式
抛物线求积公式
复合Simpson求积公式
牛顿求积公式
Gauss型求积公式
有理Gauss-Lobatto求积公式
Gauss - Legendre求积公式
复化Gauss型求积公式
柯特斯求积公式及其余项公式
三角形三斜求积公式
辛普森 (Simpson) 求积公式或抛物线求积公式:
梯形求积公式对所有次数不超过1 的多项式是准确成立的；
辛普森求积公式对所有次数不超过3 的多项式是准确成立的；
牛顿求积公式对所有次数不超过3 的多项式是准确成立的；
柯特斯求积公式对所有次数不超过5 多项式是准确成立的。
此牛顿-柯特斯求积公式在求积系数不为负数时是数值稳定的。
由于龙格现象存在，不难得知，牛顿-柯特斯求积公式不一定具有收敛性。
稳定性和收敛性可知，数值计算中应主张使用低阶的牛顿-柯特斯求积公式。
太多了，不再列举了，有时间切磋切磋

❻ 数值分析中常用的求积公式有哪几中

构造一个多项式近似代替某个未知函数或复杂函数.据此,可以推导用来近似计算该未知函数或复杂函数的定积分或导数的公式.这就是数值积分与数值微分的基本内容.推导积分和导数的数值计算公式的重要性是显而易见的
插值理论是解决数值计算定积分的有效途径之一.
插值型求积公式
复合求积公式
Romberg求积公式
牛顿－科特斯求积公式及其余项
机械型求积公式
梯形求积公式
龙贝格求积公式
辛普森(Simpson)求积公式
抛物线求积公式
复合Simpson求积公式
牛顿求积公式
Gauss型求积公式
有理Gauss-Lobatto求积公式
Gauss - Legendre求积公式
复化Gauss型求积公式
柯特斯求积公式及其余项公式
三角形三斜求积公式
辛普森 (Simpson) 求积公式或抛物线求积公式:
梯形求积公式对所有次数不超过1 的多项式是准确成立的；
辛普森求积公式对所有次数不超过3 的多项式是准确成立的；
牛顿求积公式对所有次数不超过3 的多项式是准确成立的；
柯特斯求积公式对所有次数不超过5 多项式是准确成立的.
此牛顿-柯特斯求积公式在求积系数不为负数时是数值稳定的.
由于龙格现象存在,不难得知,牛顿-柯特斯求积公式不一定具有收敛性.
稳定性和收敛性可知,数值计算中应主张使用低阶的牛顿-柯特斯求积公式.太多了,不再列举了,有时间切磋切磋

❼ 数值积分方法求解答

在数值分析中，数值积分是计算定积分数值的方法和理论。在数学分析中，给定函数的定积分的计算不总是可行的。许多定积分不能用已知的积分公式得到精确值。数值积分是利用黎曼积分和积分中值等数学定义和定理，用数值逼近的方法近似计算给定的定积分值。借助于电子计算设备，数值积分可以快速而有效地计算复杂的积分，能够以简单的方法求解具体数值问题，但数值积分的难点在于计算时间有时会过长，有时会出现数值不稳定现象，需要较强的理论支撑。 黎曼积分（Riemann integral） 在实数分析中，由黎曼创立的黎曼积分（Riemann integral）首次对函数在给定区间上的积分给出了一个精确定义。对于一在区间上之给定非负函数，我们想要确定所代表的曲线与坐标轴所夹图形的面积，作为曲线与坐标轴所夹面积的黎曼积分。黎曼积分的核心思想就是试图通过无限逼近来确定这个积分值。如函数取负值，则相应的面积值亦取负值。 积分中值定理（Mean value theorem of integrals） 积分中值定理揭示了一种将积分化为函数值，或者是将复杂函数的积分化为简单函数的积分的方法，若函数f(x) 在 闭区间[a, b]上连续,则在积分区间[a, b]上至少存在一个点ξ，使下式成立 Integral(f(x)) on [a, b] = f(ξ)(b - a) 其中，a、b、ξ满足：a≤ξ≤b， 数值积分的必要性 数值积分的必要性源自计算函数的原函数的困难性。利用原函数计算定积分的方法建立在牛顿-莱布尼兹公式之上。然而，原函数可以用初等函数表示的函数为数不多，大部分的可积函数的积分无法用初等函数表示，甚至没有解析表达式（“积不出来”的函数）。例如常见的正态分布函数的原函数就无法用初等函数表示。 不仅如此，在很多实际应用中，可能只能知道积分函数在某些特定点的取值，或者积分函数可能是某个微分方程的解，这些都是无法用求原函数的方法计算函数的积分。另外，当积分区域是曲面、三维形体以至于高维流形时，牛顿-莱布尼兹公式也不再适用，因此只能使用数值积分计算函数的近似值。 矩形法 矩形法是一种计算定积分近似值的方法，其思想是求若干个矩形的面积之和，这些矩形的高由函数值来决定。将积分区间[a, b] 划分为n个长度相等的子区间，每个子区间的长度为(a-b)/n 。这些矩形左上角、右上角或顶边中点在被积函数上。这样，这些矩形的面积之和就约等于定积分的近似值。 由函数上的点为矩形的左上角、右上角或顶边中点来决定，又分别被称为下（左）矩形公式、上（右）矩形公式和中矩形公式。当n 逐渐扩大时，此近似值更加准确。矩形法的计算本质上是与黎曼积分的定义相吻合的。上述的点无论取哪个值，最终和式的值都将趋近于定积分的值。 梯形法 为了计算出更加准确的定积分，采用梯形代替矩形计算定积分近似值，其思想是求若干个梯形的面积之和，这些梯形的长短边高由函数值来决定。这些梯形左上角和右上角在被积函数上。这样，这些梯形的面积之和就约等于定积分的近似值。 辛普森法（Simpson's rule） 矩形法和梯形法都是用直线线段拟合函数曲线的方法，另一种形式是采用曲线段拟合函数，实现近似逼近的。辛普森法（Simpson's rule）是以二次曲线逼近的方式取代矩形或梯形积分公式，以求得定积分的数值近似解。 一般插值方法 另一种数值积分的思路是用一个容易计算积分而又与原来的函数“相近”的函数来代替原来的函数。这里的“相近”是指两者在积分区间上定积分的值比较接近。最自然的想法是采用多项式函数。比如说，给定一个函数后，在积分区间中对原来的函数进行拉格朗日插值。得到拉格朗日插值多项式以后，计算这个多项式的积分。 拉格朗日插值(Lagrange Interpolation) 拉格朗日插值是一种多项式插值方法，可以找到一个多项式，其恰好在积分区间中取的各个点取到给定函数的值。这样的多项式称为拉格朗日（插值）多项式。 数学上来说，拉格朗日插值法可以给出一个恰好穿过二维平面上若干个已知点的多项式函数。对于给定的n+1个点，对应于它们的次数不超过n的拉格朗日多项式有且只有一个。 牛顿-科茨公式（Newton-Cotes rule / Newton-Cotes formula） 牛顿-柯特斯公式（Newton-Cotes rule / Newton-Cotes formula）是以拉格朗日多项式插值的一般方法。梯形法则和辛普森法则便是牛顿-柯特斯公式的特例情况。 由于该拉格朗日多项式的系数都是常数，所以积函数的系数都是常数。这种方法缺点是对于次数较高的多项式而有很大误差（龙格现象），不如高斯积分法。 龙格现象(Runge Phenomenon) 在数值分析领域中， 龙格现象是用高阶多项式进行多项式插值时所出现的问题。 在某些高阶多项式等距点xi 进行插值，那么插值结果就会出现震荡。可以证明，在多项式的阶数增高时插值误差甚至会趋向无限大。 解决龙格现象的办法是使用切比雪夫节点代替等距点可以减小震荡，在这种情况下，随着多项式阶次的增加最大误差逐渐减小。这个现象表明高阶多项式通常不适合用于插值。使用分段多项式样条可以避免这个问题。如果要减小插值误差，那么可以增加构成样条的多项式的数目，而不必是增加多项式的阶次。第一类切比雪夫多项式的根（即切比雪夫节点）可以用于多项式插值。相应的插值多项式能最大限度地降低龙格现象，并且提供多项式在连续函数的最佳一致逼近。 代数精度评估 的代数精度用于衡量原函数和数值积分结果两者的逼近程度。若E(f)=0对f(x)=x^k(k=0,1，…，d)精确成立，而当f(x)=x^(d+1)时不再是精确等式，则说求积公式的代数精度是d。根据K.外尔斯特拉斯的多项式逼近定理，就一般的连续函数而言，d越大E(f)越小，因此可以用代数精度的高低说明数值积分公式的优劣。

❽ 这样直接对两个积分求导可以吗为什么两种方法结果不一样

一、变限积分函数及其性质

(1)如果函数 在 上可积，则

在 上连续.

(2)如果函数 在 上连续，则变限积分函数 可导，且

【注1】上面 定义的函数是 上连续的函数 的一个原函数. 即闭区间上连续的函数一定存在有原函数. 这个结论一方面肯定了连续函数原函数的存在性，另一方面初步地揭示了积分学中的定积分与原函数之间的联系. 因此，我们就有可能通过原函数来计算定积分.

【注2】注意被积表达式中包含有求导变量时，一定要将其提到积分符号外面，然后应用求导的乘法法则求导. 即以上公式只适用于被积函数包含积分变量的情形. 如

二、变限积分函数及其性质

变限积分问题常见的题型主要有包含积分式的极限、函数性质的探讨和函数表达式的计算、积分等式、不等式的证明等.

一般思路：包含有变限积分的问题直接求导；对于不包含变限积分的积分问题，考虑将等式或不等式中的上限、或下限符号全部设定为变量，通过构建变限积分求导来探讨可能的问题求解思路！即与其它问题一样，只不过构建的辅助函数包含有变限积分. 在应用的过程中，注意应用定积分的性质来转换，简化问题描述.

三、定积分的近似计算

利用牛顿—莱布尼兹公式虽然可以精确地计算定积分的值，但它仅适用于被积函数的原函数能用初等函数表达出来的情形．对于那些不存在能用初等函数描述原函数的被积函数，要计算积分值显然就不能用微积分基本公式计算，但是又不得不计算其积分值来探讨问题与结论，这就有必要考虑定积分近似计算的方法．同样，在定积分的很多应用问题中，被积函数甚至没有解析表达式，可能只是一条实验记录曲线，或者是一组离散的采样值，这时也只能应用近似方法去计算相应的定积分．

定积分的近似方法最简单的为矩形法、梯形法与抛物线法. 它们可以基于定积分的几何意义，曲边梯形的面积来直接推导得到. 在数值计算方法中，还有专题专门探讨定积分的近似计算方法和对各种方法的误差进行分析，如果有兴趣可以参见专门的相关资料. 对于矩形法、梯形法和抛物线方法的原理可以参见课件！

基于数学软件的不定积分、定积分的计算与近似数值计算方法，以及计算结果正确性、有效性的验证，可以参见如下的两个推文：

高等数学解题思路、方法探索与“解题套路”，参见咱号配套在线课堂的历届竞赛真题解析课程，具体介绍请在公众号会话框回复“在线课堂”或者点击公众号菜单高数线代下在的在线课堂专题讲座选项了解！


参考课件

【注】课件中例题与练习参考解答请参见对应的后续推文，或者通过公众号底部菜单高数线代下的高等数学概率其他选项，在打开的导航列表中通过“高等数学”面板查看各章节推送推文列表！


●高等数学、线性代数、概率统计等课程完整推送内容参见公众号底部菜单高数线代下的各选项，主要内容包括各章节内容总结、课件，题型、知识点与典型题分析、典型习题讲解、知识点扩展与延伸和单元测试题等！

●历届考研真题及详细参考解答浏览考研帮助菜单中考研指南真题练习选项

●全国、省、市、校竞赛真题、模拟试卷请参见公众号底部竞赛实验下竞赛试题与通知选项


●全国赛初赛历届真题解析教学视频/高等数学解题思路、方法探索与“解题套路”，参见咱号配套在线课堂的历届竞赛真题解析课程，具体介绍请在公众号会话框回复“在线课堂”或者点击公众号菜单高数线代下的在线课堂专题讲座选项了解！

❾ 问一下怎么用计算器计算定积分

有的计算器有算定积分的功能，原来我们统一买过
不过普通的就。。。
你就按数值计算方法的步骤一步一步手动算去呗。。。
像这种积分要手算。。。

❿ 数值计算方法实验课题目（求定积分方面）

只会第一个牛顿莱布尼兹公式的做法：
4提出积分号，1/(1+X^2)的原函数为arctanX，故积分出来为4*arctanX 带入上下限为4*arctan1-4*arctan0=π
其他的不会做了