المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الخلايا التائية السامة Cytotoxic T Cells
5-1-2018
النفوذ الى قلب الطفل
17-1-2016
الاية الثالثة للقبلة 
2023-09-11
خرنوب الماعز ,Prosopis farcta (Banks et Sol.) Macbride
22-1-2021
من خطب الامام الحسن (عليه السلام)
7-03-2015
اللقاحات الخضرية Vegetative Inocula
8-9-2020

Simpson,s Rule  
  
571   07:16 مساءً   date: 8-12-2021
Author : Abramowitz, M. and Stegun, I. A.
Book or Source : Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover
Page and Part : ...


Read More
Date: 7-12-2021 635
Date: 9-12-2021 395
Date: 12-12-2021 651

Simpson's Rule

Simpson's rule is a Newton-Cotes formula for approximating the integral of a function f using quadratic polynomials (i.e., parabolic arcs instead of the straight line segments used in the trapezoidal rule). Simpson's rule can be derived by integrating a third-order Lagrange interpolating polynomial fit to the function at three equally spaced points. In particular, let the function f be tabulated at points x_0x_1, and x_2 equally spaced by distance h, and denote f_n=f(x_n). Then Simpson's rule states that

int_(x_0)^(x_2)f(x)dx = int_(x_0)^(x_0+2h)f(x)dx

(1)

 approx 1/3h(f_0+4f_1+f_2).

(2)

Since it uses quadratic polynomials to approximate functions, Simpson's rule actually gives exact results when approximating integrals of polynomials up to cubic degree.

SimpsonsRule

For example, consider f(x)=sinx (black curve) on the interval [0,pi/2], so that f(x_0=0)=0f(x_1=pi/4)=1/sqrt(2), and f(x_2=pi/2)=1. Then Simpson's rule (which corresponds to the area under the blue curve obtained from the third-order interpolating polynomial) gives

int_0^(pi/2)sinxdx  approx 1/3(1/4pi)(0+4/sqrt(2)+1)

(3)

= 1/(12)(1+2sqrt(2))pi

(4)

 approx 1.00228,

(5)

whereas the trapezoidal rule (area under the red curve) gives pi/4 approx 0.785398 and the actual answer is 1.

In exact form,

int_(x_0)^(x_2)f(x)dx = 1/3h(f_0+4f_1+f_2)+1/6int_(x_0)^(x_1)(x_0-t)^2(x_1-t)f^((3))(t)dt+1/6int_(x_1)^(x_2)(x_2-t)^2(x_1-t)f^((3))(t)dt

(6)

= 1/3h(f_0+4f_1+f_2)+R_n,

(7)

where the remainder term can be written as

 R_n=1/(90)h^5f^((4))(x^*),

(8)

with x^* being some value of x in the interval [x_0,x_2].

An extended version of the rule can be written for f(x) tabulated at x_0x_1, ..., x_(2n) as

 int_(x_0)^(x_(2n))f(x)dx=1/3h[f_0+4(f_1+f_3+...+f_(2n-1)) 
 +2(f_2+f_4+...+f_(2n-2))+f_(2n)]-R_n,

(9)

where the remainder term is

 R_n=(nh^5)/(90)f^((4))(x^*)

(10)

for some x^* in [x_0,x_(2n)].


REFERENCES:

Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, p. 886, 1972.

Horwitz, A. "A Version of Simpson's Rule for Multiple Integrals." J. Comput. Appl. Math. 134, 1-11, 2001.

Jeffreys, H. and Jeffreys, B. S. Methods of Mathematical Physics, 3rd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, p. 286, 1988.

Trott, M. The Mathematica GuideBook for Programming. New York: Springer-Verlag, p. 105, 2004. http://www.mathematicaguidebooks.org/.

Whittaker, E. T. and Robinson, G. "The Trapezoidal and Parabolic Rules." The Calculus of Observations: A Treatise on Numerical Mathematics, 4th ed. New York: Dover, pp. 156-158, 1967.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.