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一. 题目
计算抛物线 [公式] 上点O(0,0)与(1,1)之间的一段弧的积分。
来源:同济大学数学系. 高等数学下册[M].北京:高等教育出版社,2014.
二. 初步解答
应用第一类曲线积分公式,直接将抛物线方程代入计算。
三. 程序
步骤一:实现牛顿-柯特斯算法。
步骤二:将积分函数代入计算。
当n=1时,使用梯形公式,计算误差与直接求积分的误差项比较。
当n=2时,采用辛普森公式,分析计算结果。
当n=4时,应用Cotes公式,观察积分精度。
四. 结果
针对不同n值,分别计算积分结果。
五. 分析
实验显示,随着n值增加,积分精度提升。但当n=8时,Cotes系数出现负值,表明计算不稳定,且n值的提高不再有效提升精度。
牛顿柯特斯公式可通过细分区间提高代数精度,但存在计算不稳定问题,n值超过一定范围后,提高精度的效果不明显。