Приближенные методы вычисления интегралов Адамара. Бойков И.В - 60 стр.

UptoLike

61
Аналогично оценивается
4
.r
Оценки
5
r и
6
r производятся следующим образом:
()
()
()
11
11
5
00
() ()
kk
kk
tt
NN
kk
pp
kk
tt
dd
rtt
tnh tnh
++
−−
==
ττ
′′
ϕ ε
τ− τ− ⎡⎤ ⎡⎤
⎣⎦ ⎣⎦
∑∑
∫∫
%
rr
11
1
1
1
00
2222
22
2
2
1
.
NN
kk
p
ppp
kk
tt
AAN A
h
kkhN
h
N
−−
+
==
ε
≤ε
⎡⎤
+
+
⎣⎦
⎢⎥
⎣⎦
∑∑
В результате, погрешность квадратурной формулы (2.4.2)
11
1
ln .
pp
N
RAN NN
⎛⎞
≤+ε
⎜⎟
⎜⎟
⎝⎠
Теорема доказана.
2.5. Эффективный метод вычисления интеграла
Адамара на конечном интервале
Рассмотрим функцию ()
ϕ
τ определенную на сегменте
[]
1,1 ,
имеющую производные до
r -го порядка включительно. Предполо-
жим, что функция ()ϕτ задана на
[
]
1,1 приближенными значения-
ми ()ϕτ
%
такими, что () () .ϕτ ϕτ ε
%
Для интеграла Адамара
()
1
1
()
p
d
A
t
ϕ
ττ
ϕ=
τ−
(2.5.1)
построим квадратурную формулу следующего вида:
() ()
1
1
0
111
()
2
k
k
t
N
k
pp
k
t
At d
tih tih
+
=
⎡⎤
⎛⎞
⎢⎥
⎜⎟
ϕ= ϕ + τ +
⎢⎥
⎜⎟
⎡τ ⎡τ +
⎢⎥
⎣⎦⎣⎦
⎝⎠
⎣⎦
%
   Аналогично оценивается r4 .
   Оценки r5 и r6 производятся следующим образом:
                                      tk +1                                   N −1 tk +1
       N −1
                                                         dτ                                        dτ
r5 =   ∑ ( ϕ(tk′ ) − ϕ% (tk′ ) )        ∫                  r p              ≤ ε∑     ∫                  r p ≤
       k =0                             tk    ⎡⎣ τ − ( t − nh ) ⎤⎦            k = 0 tk     ⎡⎣ τ − ( t − nh ) ⎤⎦
              N −1         tk +1 − tk                                N −1
                                                                                     1                        ε
   ≤ Aε       ∑                              p
                                                      = AεN p −1     ∑                         p
                                                                                                   ≤A
                                                                                                          h   p −1
                                                                                                                     .
              k =0   ⎡k2       2⎤                2                   k =0   ⎡k + h N
                                                                             2       2      2⎤ 2
                     ⎢⎣ N 2 + h ⎥⎦                                          ⎣        ⎦

   В результате, погрешность квадратурной формулы                                                              (2.4.2)
       ⎛ −1            1− 1 ⎞
RN ≤ A ⎜ N p ln N + εN     p
                             ⎟⎟ . Теорема доказана.
       ⎜
       ⎝                      ⎠

 2.5. Эффективный метод вычисления интеграла
        Адамара на конечном интервале
  Рассмотрим функцию ϕ( τ) определенную на сегменте [ −1,1] ,
имеющую производные до r -го порядка включительно. Предполо-
жим, что функция ϕ( τ) задана на [ −1,1] приближенными значения-
ми ϕ% ( τ ) такими, что ϕ(τ) − ϕ% (τ) ≤ ε.
   Для интеграла Адамара
                                                            1
                                                                 ϕ(τ)d τ
                                                     Aϕ =   ∫ (τ − t ) p                                       (2.5.1)
                                                            −1

построим квадратурную формулу следующего вида:

           N −1          ⎡tk +1 ⎛                                                              ⎞ ⎤
         1                               1                     1
    Aϕ =         ∑
                ϕ% (tk ) ⎢ ⎜
                         ⎢ ⎜      ∫                p
                                                     +
                                                                         p
                                                                                               ⎟ d τ⎥ +
                                                                                               ⎟ ⎥
                         ⎣⎢ tk ⎝ ⎣ (
         2 k =0                   ⎡τ − t − ih ) ⎤⎦     ⎣ − ( t + ih ) ⎤⎦
                                                       ⎡τ                                      ⎠ ⎦⎥




                                                                61