Ariketa: gainazal baten integral bikoitza

Simpson bikoitzaren eta Gauss-Legendreren arteko konparazioa x2+y2+f2=9x^2+y^2+f^2=9 esfera-erdiari lotutako integral batean.

Integrakizuna eraiki

AdibideaEsfera-erdia unitate-karratuan

Izan bedi f(x,y)=9x2y2f(x,y)=\sqrt{9-x^2-y^2} eta R=[0,1]×[0,1]R=[0,1]\times[0,1]. Kalkulatu fx2+fy2\sqrt{f_x^2+f_y^2}-ren integrala Simpson n=m=8n=m=8 eta Gauss-Legendre n=4n=4 erabiliz.

  1. Deribatu partzialak hauek dira:

    fx=x9x2y2,fy=y9x2y2\frac{\partial f}{\partial x}=-\frac{x}{\sqrt{9-x^2-y^2}},\qquad \frac{\partial f}{\partial y}=-\frac{y}{\sqrt{9-x^2-y^2}}
  2. Beraz, integrakizuna honela sinplifikatzen da:

    (fx)2+(fy)2=x2+y29x2y2\sqrt{\left(\frac{\partial f}{\partial x}\right)^2+\left(\frac{\partial f}{\partial y}\right)^2}=\sqrt{\frac{x^2+y^2}{9-x^2-y^2}}
  3. Simpson bikoitzarekin eta n=m=8 erabilita, hau lortzen da:

    IS=0.267814255559730I_S=0.267814255559730
  4. Gauss-Legendre n=4n=4-rekin, x=u+12x=\frac{u+1}{2} eta y=v+12y=\frac{v+1}{2} eraldatu ondoren, hau lortzen da:

    IG=0.267770529696778I_G=0.267770529696778

Bi balioak oso hurbil daude; Gauss-Legendrek puntu askoz gutxiago erabiltzen ditu, nodo ez-ekidistanteak eta pisu optimoak aukeratzen dituelako.