6. ВЫЧИСЛЕНИЕ ОПРЕДЕЛЁННЫХ ИНТЕГРАЛОВ. МЕТОД СИМПСОНА (МЕТОД ПАРАБОЛ)
Заменим график функции на отрезке , , , параболой, проведенной через точки , , где – середина отрезка .
Эта парабола есть интерполяционный многочлен второй степени с узлами . Нетрудно убедиться, что уравнение этой параболы имеет вид:,
где .
Проинтегрировав эту функцию на отрезке , получим
.
Суммируя полученные выражение по , получим квадратурную формулу Симпсона (или формулу парабол):
.
Оценка погрешности. Для оценки погрешности формулы Симпсона воспользуемся следующей теоремой.
Теорема. Пусть функция имеет на отрезке непрерывную производную четвертого порядка .
Тогда для формулы Симпсона справедлива следующая оценка погрешности: , где.
Замечание. Если число элементарных отрезков, на которые делится отрезок , четно, т.е. , то параболы можно проводить через узлы с целыми индексами, и вместо элементарного отрезка длины рассматривать отрезок длины . Тогда формула Симпсона примет вид: , а вместо последней оценки будет справедлива следующая оценка погрешности:
.