■矩形公式と台形公式(その4)
(その1)に掲げた,区間[a−x,a+x]に対して,
2x/a<∫dt/t<x(1/(a+x)+1/(a+x))
の左辺は矩形公式,右辺は台形公式に拠っていることはおわかり頂けるであろう.念のため説明するが,y=1/tのグラフで,t=[a−x,a,a+x]となる3点をとればよい.
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(その1)では
2x/a<∫dt/t<x(1/(a+x)+1/(a+x))
を2回適用し,
[1]a=5/4,x=1/4→2/5<∫(1,3/2)dt/t<5/12
[2]a=7/4,x=1/4→2/7<∫(3/2,2)dt/t<7/24
より
24/35<log2=∫(1,2)dt/t<17/24
0.685<log2<0.708
と絞り込んだが,1回適用では無理なのだろうか?
a−x=1,a+x=2→a=3/2,x=1/2
1/3<log2=∫(1,2)dt/t<3/2
0.333<log2<1.5
となり,近似の精度を上げることはできない.
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(その2)の台形則,シンプソン則,中点則をそのまま適用してみると,
[1]台形則
∫(a,b)f(x)dx≒(b−a)/2・{f(a)+f(b)}
=1/2・(1/1+1/2)=3/4=0.75
[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)}
=1/6・(1/1+4・2/3+1/2)=25/36=0.694
[3]中点則
∫(a,b)f(x)dx≒(b−a)f((a+b)/2)
=2/3=0.6
さらに
[4]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)} (h=(b−a)/3)
=1/8(1/1+3・3/4+3・3/5+1/2)=111/160=0.694
[5]ブール則
∫(a,b)f(x)dx≒2h/45・{7f(a)+32f(a+h)+12f(a+2h)+32f(a+3h)+7f(b)} (h=(b−a)/4)
=1/90(7+32・4/5+12・2/3+32・4/7+7/2)=4367/6300=0.693
シンプソン則(1/3則)の大健闘ということであろう.
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