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第 6 章 数值积分与数值微分

对应颜庆津《数值分析》(第 4 版)第 6 章。老师课程尚未讲到本章;本章按教材完整铺设,老师开讲后再补“课堂实录”。

本章定位

这是老师七章地图的第 6 章,也是原书第 6 章。老师尚未开讲,所以本章不冒充课堂内容;但教材的小节、定理、例题、习题都已按覆盖矩阵铺齐。

从梯形到 Gauss:精度是怎么抬上去的 同一张图上看清复化、外推、Gauss 三条加速路线。 NUMERICAL · QUADRATURE / 06 ATLAS / N-25 从梯形到 Gauss:精度是怎么抬上去的 同一张图上看清复化、外推、Gauss 三条加速路线。 01分割把 [a,b] 切成小段02低阶公式梯形 / Simpson03复化累加T_n / S_n04外推Romberg · Richardson05Gauss节点也自由复化 Simpson O(h⁴);Romberg 每列再抬 2 阶;n 点 Gauss 精确到 2n-1 次。
图解读图:先分割,再用低阶公式;复化把误差降到 O(h²)/O(h⁴),Romberg 用外推再抬阶,Gauss 让节点也参与优化。精度不是免费的:Gauss 节点不固定、权重需预计算,适合光滑函数。
本章学习目标

学完本章,你应该能:

  1. 写出插值型求积公式,判断代数精度;
  2. 写出梯形/Simpson/复化公式,并估计截断误差;
  3. 用 Romberg 外推抬阶,理解 Gauss 求积为什么能到 \(2n-1\) 次精度;
  4. 用中心差分/外推算数值导数,知道步长不能无限小。

本章结构

节内容教材
6.1–6.3插值型求积、Newton–Cotes、梯形/Simpson 与误差6.1–6.3;定理 6.1–6.3;例 1–3
6.5–6.6复化梯形/Simpson、Romberg6.5–6.6;定理 6.4;例 4–6
6.7–6.8Gauss 求积、数值微分6.7–6.8;定理 6.5–6.8;例 7–11
习题教材习题 1–12p.177–178

覆盖核对:第 6 章覆盖矩阵。

三句话带走
  1. 插值型:用插值多项式代替 \(f\),积分变成节点函数值的加权和。
  2. 复化 + 外推:复化把区间切小,Romberg 用 Richardson 外推再抬阶。
  3. Gauss 让节点也自由:\(n\) 个节点、\(n\) 个权重,最高 \(2n-1\) 次代数精度;代价是节点不固定。

本章状态

  • 正文:6.1–6.8 已铺;教材 12 题已给题面摘要与答案/提示。
  • 老师开讲后:补“课堂实录”和讲次对照。
  • 下一章:第 7 章 常微分方程初值问题。