Luettelo kvadratuurikaavoista

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 7. tammikuuta 2019 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 9 muokkausta .

Tässä artikkelissa on luettelo lukuisista numeerisen integroinnin kvadratuurikaavoista .

Merkintä

Yleensä numeerinen integrointikaava kirjoitetaan seuraavasti:

,

Integraalin additiivisuudesta johtuen yksinkertaiset alueet ( kolmio , nelikulmio , tetraedri jne.) katsotaan integrointialueeksi , monimutkaisen geometrian avulla alue voidaan esittää yksinkertaisten yhdistelmänä ja laskea integraali niiden yli tai käytä splineä edustamaan kohdistusta pääelementtiin.

Artikkelissa muuttujia käytetään osoittamaan luonnollisia koordinaatteja ja osoittamaan pääelementin koordinaatteja - .

Yksiulotteinen integraali

Yksiulotteinen integrointi on aina integrointia segmentin yli.

Määrä Pisteiden määrä Integrointijärjestys Lisäksi
yksi yksi yksi Suorakaide menetelmä
2 2 yksi Puolisuunnikkaan muotoinen menetelmä
3 2 3 Gaussin menetelmä -2
neljä 3 3 Simpsonin menetelmä
5 3 5 Gauss-3 menetelmä
6 neljä 7 Gauss-4 menetelmä
7 5 9 Gauss-5 menetelmä

Kaksiulotteinen integraali

Neliön peruselementti

; ;

Näitä integrointikaavoja voidaan käyttää myös silloin, kun integrointialue on kupera nelikulmio, mutta silloin siirtymäkaavat isäntäelementtiin (ja päinvastoin) eivät ole näin yksinkertaisia. Voit saada lausekkeen siirtymälle käyttämällä interpolointipolynomia .
Monet neliöintegroinnin kaavoista voidaan saada janan kaavojen yhdistelmänä: kaikki mahdolliset yksiulotteisten pisteiden parit otetaan integrointipisteiksi ja vastaavat integrointipainojen tulot otetaan painoiksi. Esimerkkejä tällaisista menetelmistä alla olevassa taulukossa ovat suorakulmiomenetelmä, puolisuunnikkaan menetelmä ja Gauss-2-menetelmä.

Määrä Pisteiden määrä Integrointijärjestys Lisäksi
yksi yksi yksi Suorakaidemenetelmä (keskimääräinen menetelmä)
2 neljä yksi Puolisuunnikkaan muotoinen menetelmä
3 neljä 3 Gauss-2 menetelmä
neljä 12 7





Solmujen määrä on minimaalinen [1] .

Kolmiomainen pääelementti

Pääelementtiin siirtymiseksi käytetään barysentrisiä koordinaatteja (L-koordinaatteja), joita merkitään .

L-koordinaattien kertoimien laskemiseen käytetään matriisia :

Kerroinmatriisi on käänteinen : .

Määrä Pisteiden määrä Integrointijärjestys Lisäksi
yksi yksi yksi Keskimääräinen menetelmä
2 3 2 -
2 3 2 Gauss-3 menetelmä
neljä neljä 3 Gauss-4 menetelmä
5 7 3 Newton - Cotesin menetelmä _  

Kolmiulotteinen integraali

Kuutiomainen pääelementti

; ;

Neliön lisäksi kuutiota voidaan käyttää pääelementtinä mielivaltaiselle kuusikulmiolle [ selventää ] , mutta silloin siirtymä ja Jacobilaiset kaavat monimutkaistuvat.
Samoin, kuten neliö, segmentin integrointikaavoista voidaan saada monia kuution integrointikaavoja, solmujen koordinaatit ovat kaikki mahdollisia yksiulotteisen kaavan koordinaattien kolmiosia ja integrointipainot ovat tulojen vastaavien painojen tuloja. yksiulotteinen kaava.

Määrä Pisteiden määrä Integrointijärjestys Lisäksi
yksi yksi yksi Suorakaidemenetelmä (keskimääräinen menetelmä)
2 kahdeksan 3 Gauss-2 menetelmä
3 neljätoista 5 Solmujen lukumäärä kaavojen luokassa, joiden likimääräinen kertaluku on 5 ja jotka eivät sisällä origoa, on minimaalinen. [2]

Koska korkean asteen integrointikaavat sisältävät monia pisteitä, esitämme ne erikseen.

Pistenumero Lisäksi
yksi , , , , , ,





2
3
neljä
5
6
7
kahdeksan
9
kymmenen
yksitoista
12
13
neljätoista
viisitoista
16
17
kahdeksantoista
19
kaksikymmentä
21
22
23
24
25
26
27
28
29
kolmekymmentä
31
32
33
34

Tetrahedral master elementti

Samoin kolmion kanssa tetraedrin L-koordinaatteja käytetään pääelementtiin, jota merkitään :

Kerroinmatriisi määritellään seuraavasti: , missä

Määrä Pisteiden määrä Integrointijärjestys Lisäksi
yksi yksi yksi Keskimääräinen menetelmä
2 neljä 2 Gauss-4 menetelmä
3 5 3
neljä yksitoista neljä Gauss-11 menetelmä
5 neljätoista 5 määritetään seuraavista yhtälöistä:

Muistiinpanot

  1. Mysovskikh, 1981 , s. 285.
  2. Mysovskikh, 1981 , s. 280.

Kirjallisuus

Linkit