■矩形公式と台形公式(その2)

 ∫(a,b)f(x)dxに対する原始関数F(x)が見つかればまことに好都合であるが,私たちはあらゆる関数の原始関数を知っているわけではない.実際,これまでのところ不定積分が見つかっていない関数があり,それらはこれからも見つかるという希望はかなえられそうにない.

===================================

【1】台形則

  ∫(a,b)f(x)dx≒(b−a)/2・{f(a)+f(b)}

誤差項も含めて書けば

  ∫(a,b)f(x)dx=(b−a)/2・{f(a)+f(b)}−f”(ξ)・(b−a)^3/12

  =h/2・{f(a)+f(b)}−f”(ξ)・h^3/12

となるξ(a<ξ<b)が存在する.(h=b−a)

===================================

【2】シンプソン則(1/3則)

  ∫(a,b)f(x)dx≒(b−a)/6・{f(a)+4f((a+b)/2)+f(b)}

誤差項も含めて書けば

  ∫(a,b)f(x)dx=(b−a)/6・{f(a)+4f((a+b)/2)+f(b)}−f^(4)(ξ)・(b−a)^5/2880

  =h/3・{f(a)+4f((a+b)/2)+f(b)}−f^(4)(ξ)・h^5/90

となるξ(a<ξ<b)が存在する.(h=(b−a)/2)

===================================

【3】中点則

  ∫(a,b)f(x)dx≒(b−a)f((a+b)/2)

誤差項も含めて書けば

  ∫(a,b)f(x)dx=(b−a)f((a+b)/2)+f”(ξ)・(b−a)^3/24

となるξ(a<ξ<b)が存在する.

===================================

【3】ニュートン・コーツの公式

 以上はニュートン・コーツの公式よ呼ばれる一連の公式に属している.

  h=(b−a)/m

とおくと,

[1]シンプソン則(3/8則)

  ∫(a,b)f(x)dx=3h/8・{f(a)+3f(a+h)+3f(a+2h)f(b)}−f^(4)(ξ)・3h^5/80

となるξ(a<ξ<b)が存在する.(h=(b−a)/3)

[2]ブール則

  ∫(a,b)f(x)dx=2h/45・{7f(a)+32f(a+h)+12f(a+2h)+32f(a+3h)+7f(b)}−f^(6)(ξ)・8h^7/945

となるξ(a<ξ<b)が存在する.(h=(b−a)/4)

===================================