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有限区間(a,b)の数値積分

有限区間(a,b)の積分を二重指数関数型(DE)数値積分で計算します。端点が特異点(±∞)となる関数の積分にも適します。

被積分関数f(x)は、端点を除いて解析的であることと周期関数でないことを前提としています。
f(x)
a
,
b
\( \normalsize Double\ exponential\ integration\\ (1)\ x\rightarrow \frac{b-a}{2}y+\frac{b+a}{2}\\ \hspace{30px} {\large\int_{\small a}^{\small b}}f(x)dx= {\large\int_{\small -1}^{\small 1}}f(\frac{b-a}{2}x+\frac{b+a}{2})\frac{b-a}{2}dx\\ (2) x\rightarrow \tanh(\frac{\pi}{2}\sinh(t))\\ \hspace{30px}{\large\int_{\small -1}^{\small 1}}f(x)dx={\large\int_{\small -\infty}^{\small \infty}}f(x(t))x'(t)dt\\ \hspace{140px}x(t)= \tanh(\frac{\pi}{2}\sinh(t))\\ \hspace{140px}x'(t)={\large\frac{\frac{\pi}{2}\cosh(t)}{\cosh^2(\frac{\pi}{2}\sinh(t))}}\\ (3)\ Trapezoid\\ \hspace{20px}S\simeq{\large\int_{-t_a}^{t_a}}f(x(t))x'(t)dt=h{\large\displaystyle \sum_{{\small j=-}\frac{N}{2}}^{\frac{N}{2}}}f(x(jh))x'(jh)\\ \hspace{240px}h={\large\frac{2t_a}{N}}\\ \)

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