龙贝格积分实验报告

3 龙贝格积分3.1 算法原理及程序框图龙贝格积分法是在复化梯形求积公式、复化辛普森求积公式和复化科茨求积公式关系的基础上，构造出的一种精度更高的数值积分方法。

对于复化梯形求积公式而言，近似积分为()2221[]41n n n n I f T T T T ≈+-=-.(11) 对于复化辛普森求积公式和复化科茨求积公式而言，也有类似的关系，如公式(12)和公式(13)。

()22221[]41n n n n I f S S S S ≈+-=- (12)()22231[]41n n n n I f C C C C ≈+-=- (13)通过对公式(11)~(13)做进一步分析，可得到公式(14)和公式(15)。

()22141n n n n S T T T =+--(14)()222141n n n n C S S S =+-- (15)根据公式(14)和公式(15)表现出来的规律，令龙贝格积分为()223141n n n n R C C C =+-- (16)其截断误差为c R h 8f (8)(η)，已经具有很高的精度。

龙贝格积分法是将区间[a , b ]逐次分半进行计算，因此，对已知函数f (x )在区间[a , b ]上的龙贝格积分法的计算公式的算法如下，程序框图如图13所示。

(1) 计算T 1：[]1()()2b aT f a f b -=+；(2) 逐次计算T 2k +1：()1211221121,0,1,2222kk k k k i b a b a T T f a i k +++=--⎛⎫=++-= ⎪⎝⎭∑；(3) 逐次计算S 2k 、C 2k 和R 2k ：()()()11111122222222232222141141141kk k k k k k k k k k k S T T T C S S S R C C C ++++++⎧=+-⎪-⎪⎪=+-⎨-⎪⎪=+-⎪-⎩；(4) 若122k k R R ε+-<，则取[]12k I f R +≈；否则，继续计算，直到满足精度为止。

龙贝格实验报告龙贝格实验报告龙贝格实验是一项经典的心理学实验，旨在探究人类对于延迟满足的选择行为。

实验的设计非常简单，但却能揭示出人类的心理特点和决策模式。

本文将对龙贝格实验进行介绍，并探讨实验结果对于我们日常生活中的决策行为的启示。

龙贝格实验最早由德国心理学家沃尔夫冈·龙贝格于1971年提出，他将实验对象置于一个选择情境中。

在这个情境中，实验对象需要在两个选项之间进行选择，一方面是能够立即获得一定的奖励，另一方面是需要等待一段时间才能获得更大的奖励。

实验对象可以根据自己的意愿选择不同的选项。

实验结果显示，大多数人更倾向于选择立即获得的小额奖励，而不是等待更长时间以获得更大的奖励。

这种行为模式被称为“即时满足偏好”。

这一结果揭示了人类的一种心理特点：我们更倾向于追求即时的满足感，而忽视了长期利益。

那么，为什么人们会有这种即时满足偏好呢？心理学家提出了一些解释。

首先，人们往往更容易预测和评估即时奖励，而对于未来的奖励往往难以准确评估。

这导致了人们对于即时奖励的价值更加敏感，而对于未来奖励的价值更加模糊。

其次，人们对于即时奖励的需求更加迫切，因为它们能够立即满足我们的欲望和需求，而未来奖励则需要等待和付出更多的努力。

然而，即时满足偏好并不总是明智的选择。

在现实生活中，我们常常需要做出一系列决策，这些决策涉及到长期利益和短期满足之间的权衡。

例如，我们是否应该立即购买心仪已久的商品，还是将钱储蓄起来以应对未来的不确定性？我们是否应该立即享受美食，还是节制自己以保持健康的身体？这些决策都需要我们权衡即时满足和长期利益之间的关系。

为了克服即时满足偏好的影响，我们可以采取一些策略。

首先，我们可以通过增强对未来奖励的预期和评估来提高对其价值的认识。

这意味着我们需要更加清晰地设定未来奖励的目标，并了解其对我们个人发展和幸福的重要性。

其次，我们可以通过设定明确的规划和目标来引导自己的行为。

例如，我们可以设定一个长期的储蓄计划，以确保我们能够在未来获得更大的回报。

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过数值分析的方法，研究几种常见的数值积分方法，包括梯形法、辛普森法、复化梯形法和龙贝格法，并比较它们在计算精度和效率上的差异。

通过实验，加深对数值积分理论和方法的理解，提高编程能力和实际问题解决能力。

二、实验内容1. 梯形法梯形法是一种基本的数值积分方法，通过将积分区间分割成若干个梯形，计算梯形面积之和来近似积分值。

实验中，我们选取了几个不同的函数，对积分区间进行划分，计算积分近似值，并与实际积分值进行比较。

2. 辛普森法辛普森法是另一种常见的数值积分方法，它通过将积分区间分割成若干个等距的区间，在每个区间上使用二次多项式进行插值，然后计算多项式与x轴围成的面积之和来近似积分值。

实验中，我们对比了辛普森法和梯形法的计算结果，分析了它们的精度差异。

3. 复化梯形法复化梯形法是对梯形法的一种改进，通过将积分区间分割成多个小区间，在每个小区间上使用梯形法进行积分，然后计算所有小区间积分值的和来近似积分值。

实验中，我们对比了复化梯形法和辛普森法的计算结果，分析了它们的精度和效率。

4. 龙贝格法龙贝格法是一种通过外推加速提高计算精度的数值积分方法。

它通过比较使用不同点数（n和2n）的积分结果，得到更高精度的积分结果。

实验中，我们使用龙贝格法对几个函数进行积分，并与其他方法进行了比较。

三、实验步骤1. 编写程序实现梯形法、辛普森法、复化梯形法和龙贝格法。

2. 选取几个不同的函数，对积分区间进行划分。

3. 使用不同方法计算积分近似值，并与实际积分值进行比较。

4. 分析不同方法的精度和效率。

四、实验结果与分析1. 梯形法梯形法在计算精度上相对较低，但当积分区间划分足够细时，其计算结果可以接近实际积分值。

2. 辛普森法辛普森法在计算精度上优于梯形法，但当积分区间划分较细时，计算量较大。

3. 复化梯形法复化梯形法在计算精度上与辛普森法相当，但计算量较小。

4. 龙贝格法龙贝格法在计算精度上优于复化梯形法，且计算量相对较小。

实验8 数值积分实验实验类型：●验证性实验○综合性实验○设计性实验实验目的：进一步熟练掌握变步长数值积分算法，提高编程能力和解决定积分问题的实践技能。

实验内容：用龙贝格积分算法计算⎰102dxx实验原理龙贝格积分算法：生成j>=k 的近似积分结果逼近表，并以R(j+1,j+1)为最终解来逼近积分。

R(j,0)=T(j), j>=0,T(j)为区间逐次减半递推梯形求积分公式算出的结果；R(j,1)=S(j), j>=1,S(j)为区间逐次减半递推辛普森求积分公式算出的结果；R(j,2)=B(j), j>=2,B(j)为递推布尔求积分公式算出的结果；1 4)1 ,1()1,()1,(),(-----+-=kkjRkjRkjRkjR实验步骤1 要求上机实验前先编写出程序代码2 编辑录入程序3 调试程序并记录调试过程中出现的问题及修改程序的过程4 经反复调试后，运行程序并验证程序运行是否正确。

5 记录运行时的输入和输出。

实验总结：练习对龙贝格积分的应用，熟悉算法的编写；实验报告：根据实验情况和结果撰写并递交实验报告。

>> [R,quad,err,h]=roomber('f1',0,1,10,0.001)R =0.5000 0 0 0 00.3750 0.3333 0 0 00.3438 0.3333 0.3333 0 00.3359 0.3333 0.3333 0.3333 00.3340 0.3333 0.3333 0.3333 0.3333quad =0.3333err =h =0.0625参考程序function [R,quad,err,h]=roomber(f,a,b,n,tol)M=1;h=b-a;err=1;J=0;R=zeros(4,4);R(1,1)=h*(feval(f,a)+feval(f,b))/2;while((err>tol)&(J<n))|(J<4)J=J+1;h=h/2;s=0;for p=1:Mx=a+h*(2*p-1);s=s+feval(f,x);endR(J+1,1)=R(J,1)/2+h*s;M=2*M;for k=1:JR(J+1,k+1)=R(J+1,k)+(R(J+1,k)-R(J,k))/(4^k-1); enderr=abs(R(J,J)-R(J+1,k+1));endquad=R(J+1,J+1);。

计算方法第三次上机实习报告实验报告课程名称： 计算方法 指导老师： 郑太英 成绩：__________________实验名称： 第三次上机作业 实验类型： matlab 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、实验目的用龙贝格算法计算积分，要求误差不超过ε=×105二、实验原理龙贝格算法是由递推算法得来的。

由梯形公式得出辛普森公式得出柯特斯公式最后得到龙贝格公式。

设将求积区间[a ，b]分为n 个等分，则一共有n+1个等分点,k x a kh =+,0,1,b ah k n-==，n 。

这里用n T 表示复化梯形法求得的积分值，其下标n 表示等分数。

先考察下一个字段[1,k k x x +]，其中点()11212k k k x x x ++=+，在该子段上二分前后两个积分值 ()()112k k hT f x f x +=+⎡⎤⎣⎦ ()()21124k k k h T f x f x f x ++⎡⎤⎛⎫=++⎢⎥ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦显然有下列关系 2112122k h T T f x +⎛⎫=+ ⎪⎝⎭将关系式关于k 从0到n-1累加求和，即可得递推公式12102122n n n k k h T T f x -+=⎛⎫=+ ⎪⎝⎭∑需要强调指出的是，上式中的b a h n -=代表二分前的步长，而1212k x a k h +⎛⎫=++ ⎪⎝⎭根据梯形法的误差公式，积分值n T 的截断误差大致与2h 成正比，因此步长减半后误差将减至四分之一，即有21114n n T T -≈- 将上式移项整理，知 2211()3n n n T T T -≈-按上式，积分值2n T 的误差大致等于21()3n n T T -，如果用这个误差值作为2n T 的一种补偿，可以期望，所得的()222141333n n n n n T T T T T T =+-=-应当是更好的结果。

实验二：龙贝格算法一、实验目的1、通过本实验理解数值积分与微分的基本原理2、掌握数值积分中常见的复合求积公式的编程实现3、掌握龙贝格算法的基本思路和迭代步骤二、实验原理三、运行结果三、代码using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;namespace ConsoleApplication4{public delegate double F(double x);class Program{const double Precision = 0.00000000001;const int MAXRepeat = 10;static double f1(double x){double s=4/(1+x*x );return s;}static double Romberg(double a,double b, F f){int m,n,k;double[] y = new double[MAXRepeat];double h,ep,p,xk,s,q=0;h=b-a;y[0]=h*(f(a)+f(b))/2.0;//计算T`1`(h)=1/2(b-a)(f(a)+f(b));m=1;n=1;ep=Precision+1;while((ep>=Precision)&&(m<MAXRepeat)){p=0.0;for(k=0;k<n;k++){xk = a + (k + 0.5) * h; // n-1p = p + f(xk); //计算∑f(xk+h/2),T} // k=0p = (y[0] + h * p) / 2.0; //T`m`(h/2),变步长梯形求积公式s = 1.0;for (k = 1; k <= m; k++){s = 4.0 * s;// pow(4,m)q = (s * p - y[k - 1]) / (s - 1.0);//[pow(4,m)T`m`(h/2)-T`m`(h)]/[pow(4,m)-1],2m阶牛顿柯斯特公式，即龙贝格公式y[k - 1] = p;p = q;}ep = Math.Abs(q - y[m - 1]);//前后两步计算结果比较求精度m = m + 1;y[m - 1] = q;n = n + n; // 2 4 8 16h = h / 2.0;//二倍分割区间}return q;}static void Main(string[] args){double a, b, result;Console.WriteLine("请输入积分下限：");a = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());Console.WriteLine("请输入积分上限：");b = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());result = Romberg(a, b, new F(f1));Console.Write("定积分计算结果为：{0}：", result);Console.ReadLine();}}}四、分析本次试验使我认识到了计算机计算能力的强大，通过本次实验对数值积分与微分的基本原理有了深刻理解。

龙贝格算法报告 中国地质大学姓名：马立华 班号：121112 学号：20111000536 （一）、龙贝格算法的推导工程的形成。

()()baI f f x dx =⎰n 等份，分点1、梯形公式是将区间[,a b ⎤⎦ 有为kx =a+kh ，h=b a n- ，k=0，1,2,3....在每个小区间上采用梯形公式为110[()()]2n i i i h T f x f x -+==+∑.通过计算复合梯形公式的余项为. (梯形公式是把大区间分成一些小区间，通过梯形面积近似曲边提醒的体积)2、梯形公式的递推法，复合梯形公式在区间[,a b ⎤⎦ 上，共有n 等份，则共有n+1个分点，将求积区间在二分一次，则分点增加至2n+1个，由梯形公式()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=∑-=1122n k k n b f x f a f h T 得式()∑-=++=121222n k k n nx f h T T 求出n T 2；（梯形公式是通过增加区间每一次都是将上一次区间加倍）3,外推技巧：由1,2，可以看出梯形公式收敛地速度较慢，并且精确地阶数较低由余项得 h=b a n -，。

（外推技巧是通过将梯形公式的递推法得到的公式进行加减乘除法提高其精确度。

） 定理四 设](),f x c a b ∞⎡∈⎣，则有2462123()........l l T h I h h h h αααα=++++++ （1）其中2"()12n b a R h f η-=-]2''(),,12n b a I T h f a b ηη-⎡-=-∈⎣3201x x dx+⎰系数l α（l=1,2,3....）与h 无关。

通过定理四 则有24212().......() (24162)l l h h h h T I ααα=+++++。

（2），通过（1）（2）得46124(/2)()() (3)T h T h S h I h h ββ-==+++发现我们只是通过简单地加减法，就将误差的阶数提高了两阶。

实验题目2 Romberg 积分法摘要考虑积分()()b aI f f x dx =⎰欲求其近似值，可以采用如下公式： （复化）梯形公式 11[()()]2n ii i hT f x f x-+==+∑2()12b a E h f η-''=-[,]a b η∈ （复化）辛卜生公式 11102[()4()()]6n i i i i hS f x f x f x -++==++∑4(4)()1802b a h E f η-⎛⎫=- ⎪⎝⎭ [,]a b η∈（复化）柯特斯公式 111042[7()32()12()90n i i i i hC f x f x f x -++==+++∑31432()7()]i i f xf x +++6(6)2()()9454b a h E f η-⎛⎫=- ⎪⎝⎭[,]a b η∈这里，梯形公式显得算法简单，具有如下递推关系121021()22n n n i i h T T f x -+==+∑因此，很容易实现从低阶的计算结果推算出高阶的近似值，而只需要花费较少的附加函数计算。

但是，由于梯形公式收敛阶较低，收敛速度缓慢。

所以，如何提高收敛速度，自然是人们极为关心的课题。

为此，记0,k T 为将区间[,]a b 进行2k等份的复化梯形积分结果，1,k T 为将区间[,]a b 进行2k等份的复化辛卜生积分结果，2,k T 为将区间[,]a b 进行2k等份的复化柯特斯积分结果。

根据李查逊（Richardson ）外推加速方法，可得到1,11,,0,1,2,40,1,2,41m m k m km k m k T T T m -+-=-⎛⎫=⎪=-⎝⎭可以证明，如果()f x 充分光滑，则有,lim ()m k k T I f →∞= （m 固定）,0lim ()m m T I f →∞=这是一个收敛速度更快的一个数值求积公式，我们称为龙贝格积分法。

该方法的计算可按下表进行0,0T 0,1T 0,2T … 0,m T 1,0T 1,1T … 1,1m T - 2,0T … 2,2m T - … … ,0m T很明显，龙贝格计算过程在计算机上实现时，只需开辟一个一维数组，即每次计算的结果,m k T ，可存放在0,k T 位置上，其最终结果,0m T 是存放在0,0T 位置上。

Romberg数值积分实验报告班级：__ 姓名：学号：日期：_一、实验目的1、加深外推法的原理理解, 掌握Romberg外推法的计算方法。

2、用matlab软件实现Romberg数值积分来计算题目的运算。

二、基本理论及背景1、理论推导：对区间[a，b]，令h=b-a构造梯形值序列{T2K}。

T1=h[f(a)+f(b)]/2把区间二等分，每个小区间长度为h/2=(b-a)/2，于是T2 =T1/2+[h/2]f(a+h/2）把区间四(2)等分，每个小区间长度为h/2 =（b-a）/4，于是T4 =T2/2+[h/2][f（a+h/4）+f（a+3h/4).....................把[a，b] 2等分，分点xi=a+（b-a）/ 2 ·i （i =0，1，2 · · · 2k）每个小区间长度为（b-a）/ 2 .2、参考Romberg数值积分，实现积分的数值求解，完成下列题目：三、算法设计及实现1、算法设计(a)function y=fun1(x)y=sqrt(4-(sin(x)).^2)；(b)function y=fun2 (x)y=log(1+2*x)/3;(c)function y=fun3(x)y=exp(-x).*sin(x.^2)四、实验步骤1、○1打开matlab软件，新建Romberg.m文件,在窗口中编辑Romber数值积分函数程序代码,并保存在指定的文件夹下,在Current Directory窗口右边点击《Browse For Folder》按钮指向Romberg.m文件；○2在Command Window中编辑相应要计算的题目的数值函数及相应的题目的表达式。

2、输出结果和初步分析说明（见附件一）。

五、使用说明实验结果分析1、在Command Window窗口中编辑要调用的函数名与指定的函数名字不同导致出现错误，通过改正与函数名相同即可。