Calculateur des règles de Simpson
Notez n'importe quelle équation quadratique et la calculatrice se rapprochera de son intégrale définie pour déterminer l'aire sous la parabole et afficher le résultat.
Le calculateur en ligne de la règle de Simpson peut être programmé pour se rapprocher d'intégrales définies en déterminant l'aire sous une parabole. Vous pouvez utiliser la calculatrice Simpson pour calculer des équations quadratiques. Pour mieux comprendre le concept des règles de Simpson, veuillez lire attentivement.
Quelles sont les règles de Simpson ?
En mathématiques, l'approximation numérique d'une intégrale définie à l'aide d'une fonction quadratique est appelée règle de Simpson .
Par rapport au calcul de l'aire d'un rectangle étroit, le calculateur de règle de Simpson en ligne est votre meilleure option pour estimer l'aire sous toute la courbe.
Principes de base de la règle de Simpson :
Le document précise :
"Compte tenu de ces 3 points, vous pouvez facilement déterminer la fonction quadratique de ces points."
Supposons que nous donnions l’intégrale définie suivante :
∫ UN b F ( X ) d X \int\limits_a^b {f\left( x \right)dx} UN ∫ b F ( X ) dx
Maintenant, si nous voulons obtenir une méthode appropriée pour l’intégrale ci-dessus, nous devons diviser l’intervalle [a, b] en sous-intervalles de nombre pair n. La largeur de chaque sous-intervalle est donnée par :
Δ X = b – UN n . {\Delta x = \frac{{b – a}}{n}.} Δx = n b – une .
S'il y a trois points :
( X je – 1 , F ( X je – 1 ) ) \left( {{x_{i – 1}},f\left( {{x_{i – 1}}} \right)} \right) ( X Moi – 1 , F ( X Moi – 1 ) )
Nous supposons la fonction quadratique y = a{x^2} + bx + c à partir des trois points ci-dessus et définie pour chaque paire de sous-intervalles consécutifs( X je – 1 , X je ) , ( X je , X je + 1 ) \left({{x_{i – 1}},{x_i}} \right), \left({{x_i},{x_{i + 1}}} \right) ( X Moi – 1 , X je ) , ( X je , X moi + 1 )
Si la fonction f(x) est continue sur l'intervalle [a, b], alors nous avons l'équation de la règle de Simpson comme suit :
∫ UN b F ( X ) d X ≈ Δ X 3 [ F ( X 0 ) + 4 F ( X 1 ) + 2 F ( X 2 ) + 4 F ( X 3 ) + 2 F ( X 4 ) + ⋯ + 4 F ( X n – 1 ) + F ( X n ) ] . {\int\limits_a^b {f\left( x \right)dx} }\approx{ {\frac{{\Delta x}}{3}}\left[ {f\left( {{x_0}} \ droite) + 4f\left( {{x_1}} \right) }\right.}+{\left.{ 2f\left( {{x_2}} \right) + 4f\left( {{x_3}} \right) }\right.}+{\left.{ 2f\left( {{x_4}} \right) + \cdots }\right.}+{\left.{ 4f\left( { {x_{n – 1}}} \right) + f\left( {{x_n}} \right)} \right].} UN ∫ b F ( X ) dx ≈ 3 Δx [ F ( X 0 ) + 4f ( X 1 ) + 2 ( X 2 ) + 4f ( X 3 ) + 2 ( X 4 ) + ⋯ + 4f ( X n -1 ) + F ( X n ) ] .
Puisqu'il y a un facteur 1/3 dans la formule, on l'appelle également la règle des 1/3 de Simpson. De plus, la calculatrice gratuite de la règle 1/3 de Simpson est l'un des meilleurs moyens de résoudre des intégrales définies avec précision. Le modèle de coefficients dans la règle de Simpson suit le modèle suivant :
1 , 4 , 2 , 4 , 2 , … , 4 , 2 , 4 , 1 ⏟ n + 1 indiquer . {\underbrace {1,4,2,4,2, \ldots,4,2,4,1}_{{n + 1}\;\text{dot}}.} n + 1 indiquer 1 , 4 . 2 . 4 . 2 . … , 4 . 2 . 4 . 1 .
Notre calculateur gratuit en ligne de la règle de Simpson calcule des intégrales définies en fonction de la formule ci-dessus.
F ( X 0 ) = F ( 0 ) = 0 = 0.0f(x_{0})=f(0)=\sqrt{0}=0.0 f ( x 0 ) = f ( 0 ) = 0 = 0,0
4 F ( X 1 ) = 4 F ( 1,5 ) = 4 1,5 = 4 . 8 9 8 9 7 9 4 8 5 5 6 6 3 5 6 4f(x_{1}) = 4f(1,5) = 4\sqrt{1,5} = 4,898979485566356 4f ( x 1 ) = 4 pieds ( 1,5 ) = 4 1,5 = 4.898979485566356
2 F ( X 2 ) = 2 F ( 3 ) = 2 3 = 3 . 4 6 4 1 0 1 6 1 5 1 3 7 7 5 4 4 2f(x_{2}) = 2f(3) = 2\sqrt{3} = 3,4641016151377544 2f ( x 2 ) = 2 anneaux ( 3 ) = 2 3 = 3.4641016151377544
4 F ( X 3 ) = 4 F ( 4.5 ) = 4 4.5 = 8 . 4 8 5 2 8 1 3 7 4 2 3 8 5 7 4f(x_{3}) = 4f(4.5) = 4\sqrt{4.5} = 8.48528137423857 4f ( x 3 ) = 4 pieds ( 4,5 ) = 4 4.5 = 8.48528137423857
F ( X 4 ) = F ( 6 ) = 6 = 2 . 4 4 9 4 8 9 7 4 2 7 8 3 1 7 8 f(x_{4}) = f(6) = \sqrt{6} = 2,449489742783178 f ( x 4 ) = f ( 6 ) = 6 = 2.449489742783178
Additionnez toutes les valeurs et multipliez parΔ X 3 \dfrac{Δx}{3} 3 Δx = 0,75 0,75(0,0 + 4,898979485566356 + 3,4641016151377544 + 8,48528137423857 + 2,449489742783178) = 9,64892610886293
La solution réelle de l’intégrale est la suivante :
∫ 0 6 X d X = − 4 s demander r tonne 6 \int\limits_{0}^{6} \sqrt{x}\, dx = -4 \ sqrt{6} 0 ∫ 6 X dx = − 4 racine carrée 6
(Cliquez sur le calculateur de points pour calculer)
∫ 0 6 X d X = 9 . 7 9 7 9 5 8 9 7 1 1 \int\limits_{0}^{6} \sqrt{x}\, dx = 9,7979589711 0 ∫ 6 X dx = 9.7979589711
Par conséquent, les erreurs impliquées dans l’approximation intégrale sont les suivantes :
∣ ε ∣ = ∣ 9 . 7 9 7 9 5 8 9 7 1 1 – 9 . 6 4 8 9 2 6 1 0 8 8 6 2 9 3 9 . 7 9 7 9 5 8 9 7 1 1 ∣ ≈ 0,015 = 1,5 % {\left| \varepsilon \right| = \left| {\frac{{9.7979589711 – 9.64892610886293}}{{9.7979589711}}} \right| ∣ε∣ = 9.7979589711 9.7979589711–9.64892610886293 ≈ 0,015 = 1,5% = 0,01521 = 1,521%
Vous pouvez également utiliser le calculateur de règles Simpson en ligne gratuit pour rechercher les erreurs plus précisément.
Question n°02 :
Calculer approximativement l'aire sous la courbe Oui = 3 X \y = 3^{x} Oui = 3 X Entre x = 0 et x = 1, utilisez la règle de Simpson pour n = 2 sous-intervalles.
Solution:
Puisque la courbe donnée est∫ 0 1 3 X \int\limits_{0}^{1} 3^{x} 0 ∫ 1 3 X , la formule de la règle de dx Simpson est la suivante :
∫ UN b F ( X ) d X ≈ Δ X 3 ( F ( X 0 ) + 4 F ( X 1 ) + 2 F ( X 2 ) + 4 F ( X 3 ) + . . . + 2 F ( X n − 2 ) + 4 F ( X n − 1 ) + F ( X n ) ) \int\limits_{a}^{b} f(x)\, dx ≈ \dfrac{\Delta x}{3}(f(x_0) + 4f(x_1) + 2f(x_2) + 4f(x_3) + ... + 2f(x_{n-2}) + 4f(x_{n-1}) + f(x_n)) UN ∫ b f ( x ) dx ≈ 3 Δx ( f ( x 0 ) + 4f ( x 1 ) + 2f ( x 2 ) + 4f ( x 3 ) + ... + 2f ( x n − 2 ) + 4f ( x n − 1 ) + f ( x n ))
La longueur de l'intervalle est :
Δ X = b − UN n \Delta x = \dfrac{ba}{n} Δx = n b − UN
comme nous
une = 0,
b = 1,
n=2
Δ X = 1 − 0 2 = 0,5 \Deltax = \dfrac{1-0}{2} = 0,5 Δx = 2 1 − 0 = 0,5
Maintenant, nous devons diviser l'intervalle [0, 1] en 2 sous-intervalles, chaque extrémité ayant une longueur \Delta x = 0,5 :
une = 0, 0,5, 1 = b
Les fonctions sont évaluées à ces points de terminaison :
F ( X 0 ) = F ( 0 ) = 3 0 = 1.0 f(x_{0}) = f(0) = 3^{0} = 1,0 f ( x 0 ) = f ( 0 ) = 3 0 = 1.0
4 F ( X 1 ) = 4 F ( 0,5 ) = ( 4 * 3 ) 0,5 = 6 . 9 2 8 2 0 3 2 3 0 2 7 5 5 0 9 4f(x_ {1})= 4f(0.5)=(4 * 3)^ {0.5} = 6.928203230275509 4f ( x 1 ) = 4 pieds ( 0,5 ) = ( 4 * 3 ) 0,5 = 6.928203230275509
F ( X 2 ) = F ( 1 ) = 3 1 = 3.0 f(x_{2}) = f(1) = 3^{1} = 3.0 f ( x 2 ) = f ( 1 ) = 3 1 = 3.0
Ajoutez maintenant la valeur et multipliez parΔ X 3 \dfrac{Δx}{3} 3 Δx = 0,25 0,25(1,0 + 6,928203230275509 + 3,0) = 1,821367205045918
La vraie solution de cette intégrale est :
∫ 0.01.0 3 X d X = 2.0 / Ascenseur o G ( 3 ) \int\limits_{0.0}^{1.0} 3^{x}\, dx=2.0/log(3) 0,0 ∫ 1.0 3 X dx = 2,0 / journal ( 3 ) (Cliquez sur Calculateur de points calcul)
Par conséquent, les erreurs impliquées dans l’approximation intégrale sont les suivantes :∣ ε ∣ = ∣ 2 – 1 . 8 2 2 ∣ ≈ 0,08932 = 8 . 9 3 2 % {\left| \varepsilon \right| = \left| {\frac{{2 – 1.82}}{{2}}} \right| }\approx{ 0.08932 }={ 8.932\%} ∣ε∣ = 2 2–1,82 ≈ 0,08932 = 8,932% Vous pouvez utiliser le calculateur d'erreurs de la règle de Simpson en ligne gratuit pour vérifier les résultats.
Comment fonctionne la calculatrice de Simpson ?
Parfois, il est difficile de comprendre comment évaluer l’aire sous une parabole. Pour résoudre les problèmes dans de telles conditions, l'utilisation du calculateur gratuit des règles de Simpson est une option fiable. Voyons ce que nous devons faire :
entrer:
Écrivez votre fonction de manière appropriée dans la barre de menu
Sélectionnez la variable pour calculer l'intégrale
Définir des limites inférieures et supérieures
Sélectionnez le nombre de rectangles (ne peut pas être un nombre impair)
Cliquez sur "Calculer"
Sortie : La calculatrice de Simpson détermine :
Calculer des intégrales définies à l'aide de la formule de la règle de Simpson
Calculer les points réels
L'erreur impliquée dans le calcul de l'approximation.
FAQ :
Quelles sont les limites de la règle de Simpson ?
Le principal inconvénient de l'utilisation de la règle de Simpson est que cette méthode n'est pas adaptée pour trouver des résultats précis si nous avons une fonction très oscillatoire ou dépourvue de dérivées en certains points. Mais de telles intégrales peuvent également être déterminées à l'aide d'un calculateur d'approximation de la règle de Simpson.
Les Simpsons 3/8 Quelles sont les règles ?
Les 1/8 et 3/8 de Simpson sont deux exemples de formule de Newton-Cotter. La règle 3/8 de Simpson nécessite une intégration supplémentaire dans la plage d'intégration et donne une limite d'erreur inférieure.
Pourquoi la règle de Simpson est-elle plus précise ?
La raison en est que nous approchons chaque partie de la courbe à l’aide d’une parabole, qui est la méthode la plus efficace en analyse numérique. De plus, le calculateur de règles de Simpson en ligne gratuit vous permet de déterminer facilement et instantanément des intégrales définies et chaque étape impliquée dans le calcul.
Quel est l’ordre des erreurs dans les règles de Simpson ?
Nous savons que l'approximation de cette fonction est quadratique, un ordre supérieur à la forme linéaire, donc l'erreur de la règle de Simpson est estimée à O ( h 4 ) ou plus précisément O ( h 4 f ‴ ).
en conclusion:
La règle de Simpson n'est utilisée que pour déterminer l'équation d'une parabole avec la plus grande précision. La calculatrice de la règle de Simpson est largement utilisée en ingénierie et en sciences car elle fournit une meilleure approximation absolue du changement global que l'une ou l'autre somme seule . Cependant, la calculatrice Simpson vous permet également de calculer l'erreur d'approximation.
se référer à :
Extrait de Wikipédia : règle des 1/3 de Simpson, règle de Simpson composée, règle des 3/8 de Simpson , règle de Simpson composée pour les données irrégulièrement espacées.
"De l'informatique : aide-mémoire, preuve de la règle de Simpson" .
Sources de Lumen Learning : principes intégraux de base, propriétés , intégrales par parties, intégrales trigonométriques.