រូបមន្តញូតុន-កូត្ស

ដោយសព្វវចនាធិប្បាយសេរីវិគីភីឌា

ទៅកាន់៖ ទិសដៅ, ស្វែងរក

រូបមន្ត​ញូតុន-កូត្សក្បួនញូតុន-កូត្ស​គឺជា​​ក្រុម​រូបមន្ត​​​សំរាប់​គណនា​អាំងតេក្រាលលេខ។ រូបមន្តយកឈ្មោះតាមលោក អ៊ីសាក់ ញូតុន និង រ៉ូចឺ កូត្ស (Roger Cotes) ។

អនុគមន៍ f ស្គាល់​ត្រង់​ចំនុច​មាន​ចន្លោះ​ស្មើៗ​គ្នា \ x_i ចំពោះ \ i=0; 1; 2; \cdots ; n ។ រូបមន្តញូតុន-កូត្ស​ចំពោះដឺក្រេ n កំនត់​ដោយ

\int_a^b f(x) \,dx \approx \sum_{i=0}^n w_i\, f(x_i)

ដែល \ x_i=ih+x_0 ; \ h = \frac{x_n-x_0}{n} (ប្រវែងជំហាន ឬ ប្រវែងចន្លោះអង្កត់) និង \ w_i ជាទំនង់។ ទំងន់ \ w_i អាច​ត្រូវ​បាន​គេ​ទាញ​ចេញ​ពី​ពហុធាឡាហ្ក្រង់គ្រឹះ (Lagrange basis polynomials) ។ វា​អាស្រ័យតែ​នឹង \ x_i និង​មិន​អាស្រ័យ​នឹងអនុគមន៍ \ f ។ តាង​អាំងទែប៉ូឡាស្យុងឡាហ្ក្រង់​ដោយ \ L(x) ចំពោះ​ចំនុច \ (x_0, f(x_0) ), \cdots \ (x_n, f(x_n) ) នោះគេបាន

\int_a^b f(x) \,dx \approx \int_a^b L(x)\,dx = \int_a^b \sum_{i=0}^n f(x_i)\, l_i(x)\, dx

=\sum_{i=0}^n \int_a^b f(x_i) l_i(x) dx=\sum_{i=0}^n f(x_i) \underbrace{ \int_a^b l_i(x) dx}_{w_i}

រូបមន្តញូតុន-កូត្ស​ប្រភេទបិទដែលមានដឺក្រេ n ត្រូវបានគេពោលថា

\int_a^b f(x)\, dx \approx \sum_{i=1}^{n-1} w_i\, f(x_i)

មាតិកា

[កែប្រែ] រូបមន្តញូតុន-កូត្ស​ប្រភេទបិទ

រូបមន្តញូតុន-កូត្ស​ប្រភេទបិទ
ដឺក្រេ ឈ្មោះ រូបមន្ត តួអ៊ែររឺ
1 ក្បួនចតុកោណព្នាយ  \frac{h}{2} (f_0 + f_1) -\frac{h^3}{12}\,f^{(2)}(\xi)
2 ក្បួនស៊ីម្ពសុន (Simpson's rule)  \frac{h}{3} (f_0 + 4 f_1 + f_2) -\frac{h^5}{90}\,f^{(4)}(\xi)
3 ក្បួនស៊ីម្ពសុន 3/8  \frac{3h}{8} (f_0 + 3 f_1 + 3 f_2 + f_3) -\frac{3h^5}{80}\,f^{(4)}(\xi)
4 ក្បួនបូដ  \frac{2h}{45} (7 f_0 + 32 f_1 + 12 f_2 + 32 f_3 + 7 f_4) -\frac{8h^7}{945}\,f^{(6)}(\xi)

សំគាល់៖ \ f_i គឺជា​ទំរង់​បំព្រួញនៃ \ f(x_i)

[កែប្រែ] រូបមន្តញូតុន-កូត្ស​ប្រភេទបើក

រូបមន្តញូតុន-កូត្ស​ប្រភេទបើក
ដឺក្រេ ឈ្មោះ រូបមន្ត តួអ៊ែររឺ
0 ក្បួនចតុកោណកែង 2 h f_1\, \frac{h^3}{24}\,f^{(2)}(\xi)
1 គ្មានឈ្មោះ  \frac{3h}{2} (f_1 + f_2)  \frac{h^3}{4}\,f^{(2)}(\xi)
2 គ្មានឈ្មោះ  \frac{4h}{3} (2 f_1 - f_2 + 2 f_3)  \frac{28h^5}{90}f^{(4)}(\xi)
3 គ្មានឈ្មោះ  \frac{5h}{24} (11 f_1 + f_2 + f_3 + 11 f_4)  \frac{95h^5}{144}f^{(4)}(\xi)

[កែប្រែ] សំរាយបញ្ជាក់​រូបមន្ត

ពហុធាឡាហ្ក្រង់ L(x)\, នៃ f\, កំនត់ដោយ៖

L(x)=v_n(x) \sum_{i=0}^n \frac{y_i}{(x-x_i)v'_n(x_i)}

ដែល v_n(x)=\prod^{n}_{j=0}(x-x_j)

ហេតុនេះ

w_i=\int_a^b \frac{v_n(x)}{(x-x_i)v'_n(x_i)}dx

ដោយប្តូរអថេរ y=\frac{x-a}{h} គេបាន

w_i= \frac{b-a}{n}\frac{(-1)^{n-i}}{i!(n-i)!} \int_0^n \prod_{k=0,k \ne i}^n (y - k)dy

[កែប្រែ] អនុវត្តន៍ចំពោះ n = 1\,


\begin{matrix}
w_0 &=& h \frac{(-1)^{1-0}}{0!(1-0)!} \int_0^1 \prod_{k=0,k \ne 0}^1 (y - k)dy  \\
    &=& -h \int_0^1(y-1)dy \\
    &=& -h \left[ \frac{(y-1)^2}{2} \right]^1_0 \\
    &=& \frac{h}{2}
\end{matrix}
ដូច​ខាងលើ​ដែរ​ចំពោះ w_1 = \frac{h}{2}

[កែប្រែ] តំនភ្ជាប់ក្រៅ