x
هدف البحث
بحث في العناوين
بحث في اسماء الكتب
بحث في اسماء المؤلفين
اختر القسم
موافق
تاريخ الرياضيات
الاعداد و نظريتها
تاريخ التحليل
تار يخ الجبر
الهندسة و التبلوجي
الرياضيات في الحضارات المختلفة
العربية
اليونانية
البابلية
الصينية
المايا
المصرية
الهندية
الرياضيات المتقطعة
المنطق
اسس الرياضيات
فلسفة الرياضيات
مواضيع عامة في المنطق
الجبر
الجبر الخطي
الجبر المجرد
الجبر البولياني
مواضيع عامة في الجبر
الضبابية
نظرية المجموعات
نظرية الزمر
نظرية الحلقات والحقول
نظرية الاعداد
نظرية الفئات
حساب المتجهات
المتتاليات-المتسلسلات
المصفوفات و نظريتها
المثلثات
الهندسة
الهندسة المستوية
الهندسة غير المستوية
مواضيع عامة في الهندسة
التفاضل و التكامل
المعادلات التفاضلية و التكاملية
معادلات تفاضلية
معادلات تكاملية
مواضيع عامة في المعادلات
التحليل
التحليل العددي
التحليل العقدي
التحليل الدالي
مواضيع عامة في التحليل
التحليل الحقيقي
التبلوجيا
نظرية الالعاب
الاحتمالات و الاحصاء
نظرية التحكم
بحوث العمليات
نظرية الكم
الشفرات
الرياضيات التطبيقية
نظريات ومبرهنات
علماء الرياضيات
500AD
500-1499
1000to1499
1500to1599
1600to1649
1650to1699
1700to1749
1750to1779
1780to1799
1800to1819
1820to1829
1830to1839
1840to1849
1850to1859
1860to1864
1865to1869
1870to1874
1875to1879
1880to1884
1885to1889
1890to1894
1895to1899
1900to1904
1905to1909
1910to1914
1915to1919
1920to1924
1925to1929
1930to1939
1940to the present
علماء الرياضيات
الرياضيات في العلوم الاخرى
بحوث و اطاريح جامعية
هل تعلم
طرائق التدريس
الرياضيات العامة
نظرية البيان
Gaussian Quadrature
المؤلف: Abramowitz, M. and Stegun, I. A.
المصدر: Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover
الجزء والصفحة: ...
5-12-2021
722
Seeks to obtain the best numerical estimate of an integral by picking optimal abscissas at which to evaluate the function . The fundamental theorem of Gaussian quadrature states that the optimal abscissas of the -point Gaussian quadrature formulas are precisely the roots of the orthogonal polynomial for the same interval and weighting function. Gaussian quadrature is optimal because it fits all polynomials up to degree exactly. Slightly less optimal fits are obtained from Radau quadrature and Laguerre-Gauss quadrature.
interval | are roots of | |
1 | ||
To determine the weights corresponding to the Gaussian abscissas , compute a Lagrange interpolating polynomial for by letting
(1) |
(where Chandrasekhar 1967 uses instead of ), so
(2) |
Then fitting a Lagrange interpolating polynomial through the points gives
(3) |
for arbitrary points . We are therefore looking for a set of points and weights such that for a weighting function ,
(4) |
|||
(5) |
with weight
(6) |
The weights are sometimes also called the Christoffel numbers (Chandrasekhar 1967). For orthogonal polynomials with , ..., ,
(7) |
(Hildebrand 1956, p. 322), where is the coefficient of in , then
(8) |
|||
(9) |
where
(10) |
Using the relationship
(11) |
(Hildebrand 1956, p. 323) gives
(12) |
(Note that Press et al. 1992 omit the factor .) In Gaussian quadrature, the weights are all positive. The error is given by
(13) |
|||
(14) |
where (Hildebrand 1956, pp. 320-321).
Other curious identities are
(15) |
and
(16) |
|||
(17) |
(Hildebrand 1956, p. 323).
In the notation of Szegö (1975), let be an ordered set of points in , and let , ..., be a set of real numbers. If is an arbitrary function on the closed interval , write the Gaussian quadrature as
(18) |
Here are the abscissas and are the Cotes numbers.
REFERENCES:
Abramowitz, M. and Stegun, I. A. (Eds.). Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, 9th printing. New York: Dover, pp. 887-888, 1972.
Acton, F. S. Numerical Methods That Work, 2nd printing. Washington, DC: Math. Assoc. Amer., p. 103, 1990.
Arfken, G. "Appendix 2: Gaussian Quadrature." Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press, pp. 968-974, 1985.
Beyer, W. H. CRC Standard Mathematical Tables, 28th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, p. 461, 1987.
Chandrasekhar, S. An Introduction to the Study of Stellar Structure. New York: Dover, 1967.
Gauss, C. F. "Methodus nova integralium valores per approximationem inveniendi." Commentationes Societatis regiae scientarium Gottingensis recentiores 3, 39-76, 1814. Reprinted in Werke, Vol. 3. New York: George Olms, p. 163, 1981.
Golub, G. H. and Welsh, J. H. "Calculation of Gauss Quadrature Rules." Math. Comput. 23, 221-230, 1969.
Hildebrand, F. B. Introduction to Numerical Analysis. New York: McGraw-Hill, pp. 319-323, 1956.
Press, W. H.; Flannery, B. P.; Teukolsky, S. A.; and Vetterling, W. T. "Gaussian Quadratures and Orthogonal Polynomials." §4.5 in Numerical Recipes in FORTRAN: The Art of Scientific Computing, 2nd ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 140-155, 1992.
Stroud, A. H. and Secrest, D. Gaussian Quadrature Formulas. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1966.
Szegö, G. Orthogonal Polynomials, 4th ed. Providence, RI: Amer. Math. Soc., pp. 37-48 and 340-349, 1975.
Whittaker, E. T. and Robinson, G. "Gauss's Formula of Numerical Integration." §80 in The Calculus of Observations: A Treatise on Numerical Mathematics, 4th ed. New York: Dover, pp. 152-163, 1967.