梯形法則
梯形法則是:
![牛頓-柯特斯公式](/img/7/660/wZwpmLyMTO3QDNwITNwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLyUzL4czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
這等同將被積函式近似為直線函式,被積的部分近似為梯形。
要求得較準確的數值,可以將要求積的區間分成多個小區間,再個別估計,即:
![牛頓-柯特斯公式](/img/d/be0/wZwpmL2QzN5ETNzIDOwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLygzL1YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
可改寫成
![牛頓-柯特斯公式](/img/9/e86/wZwpmLzgzNzkDM4IDOwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLygzL3YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![牛頓-柯特斯公式](/img/c/77a/wZwpmLzEDO3UjN5kjNwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL5YzLxAzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
其中對
辛普森法則
辛普森法則(Simpson's rule,又稱 森遜法則、 辛普森法則)是:
![牛頓-柯特斯公式](/img/4/6ab/wZwpmL0EDN4MTM2QjNwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0YzLxMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
同樣地,辛普森法則也有多重的版本:
![牛頓-柯特斯公式](/img/e/9b4/wZwpmL1EDNxYTO0MTNwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzUzL3gzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![牛頓-柯特斯公式](/img/f/41b/wZwpmLyITO2EDNzczNwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3czL3UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
或寫成
![牛頓-柯特斯公式](/img/b/717/wZwpmL3czMzIzM5YDOwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2gzLwgzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
牛頓-柯特斯公式
牛頓-柯特斯公式(Newton-Cotes rule / Newton-Cotes formula)以Roger Cotes和艾薩克·牛頓命名。其內容是:
![牛頓-柯特斯公式](/img/b/574/wZwpmLwgTMyQjM3YTNwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2UzL2AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![牛頓-柯特斯公式](/img/c/2ba/wZwpmLzcDN0ITN5UDOwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1gzL1MzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![牛頓-柯特斯公式](/img/5/066/wZwpmL0UTNzgTMykjN0MTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL5YzLzYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![牛頓-柯特斯公式](/img/a/e3f/wZwpmL1AzN1kDO3ATMwEDN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLwEzL4UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![牛頓-柯特斯公式](/img/6/515/wZwpmLwMTM4cjMyETNwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxUzLxgzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
其中 , 是常數(由 的值決定), 。
![牛頓-柯特斯公式](/img/9/316/wZwpmLxATM3UzNygjNwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4YzLyQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
梯形法則和辛普森法則便是 的情況。
![牛頓-柯特斯公式](/img/d/8e2/wZwpmLwYDM5ETN0QjNwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0YzL1AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
亦有不採用在邊界點來估計的版本,即取 。
原理
![牛頓-柯特斯公式](/img/4/afd/wZwpmL3EzNwUzM4IDOwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLygzL1MzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
假設已知的值。
![牛頓-柯特斯公式](/img/3/a12/wZwpmL4gjN2MDOxUjMzEzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1IzL3IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![牛頓-柯特斯公式](/img/b/cd4/wZwpmLxcTNyUjNwMDO4EDN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLzgzLzIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
以點進行插值,求得對應的拉格朗日多項式。
![牛頓-柯特斯公式](/img/a/e3f/wZwpmL1AzN1kDO3ATMwEDN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLwEzL4UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
對該次的多項式求積。
![牛頓-柯特斯公式](/img/1/b22/wZwpmL1cTO2ADM1ATNwYjN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwUzLwQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![牛頓-柯特斯公式](/img/a/e3f/wZwpmL1AzN1kDO3ATMwEDN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLwEzL4UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![牛頓-柯特斯公式](/img/5/066/wZwpmL0UTNzgTMykjN0MTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL5YzLzYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
該積分便可以作為的近似,而由於該拉格朗日多項式的係數都是常數(由決定其值),所以積函式的係數(即)都是常數。
缺點
對於次數較高的多項式而有很大誤差(龍格現象),不如高斯積分法。