2重積分の計算をシンプソン法を用いて計算する(C++)
2重積分の計算をシンプソン法を用いて計算する(1次元をシンプソン法はこちら)。
※参考にしたページhttp://www5.airnet.ne.jp/tomy/cpro/science.htm
C++ソース
/*
2次元等間隔シンプソン法
例:f(x,y) = sin(x)*sin(y) [0:PI]
【参考】http://www5.airnet.ne.jp/tomy/cpro/science.htm
*/
#include <math.h>
#include <stdio.h>
double PI = acos(-1.0);
double F(double x, double y);
double simpe2(double **f, const int m, const int n, double h1, double h2);
int main(void){
double h1, h2, x,y,s,exa ;
int i, j;
const int m = 1000; //x軸の刻み数
const int n = 1000; //y軸の刻み数
double x0 = 0.0 , x1 = PI ; //xの積分範囲
double y0 = 0.0 , y1 = PI ; //yの積分範囲
double **f= new double*[m+1]; // double型 m+1 個分の領域を動的確保
for (i= 0; i<=m; ++i) f[i]= new double[n+1]; // double型 n+1 個分の領域を動的確保
for(i = 0; i <= m; i++){
for (j = 0; j <= n; j++) {
x = x0 + (x1-x0)/double(m) * double(i);
y = y0 + (y1-y0)/double(n) * double(j);
f[i][j] = F(x,y);
}
}
h1 = (x1-x0) / double(m);
h2 = (y1-y0) / double(n);
exa = 4.0; // 解析値
s = simpe2(f, m, n, h1, h2); // 計算
for (i= 0; i<=m; ++i) delete[] f[i]; // 動的に確保した領域をそれぞれ解放
delete[] f;
//結果の書き出し
printf(" 刻み数 : %d × %d\n", m,n);
printf(" 積分値 : %22.15e\n", s);
printf(" 誤 差 : %22.15e\n", s - exa);
return 1;
}
double F(double x, double y) //被積分関数
{
return sin(x)*sin(y);
}
double simpe2(double **f, const int m, const int n, double h1, double h2)
{
int i, j;
double v;
double *temp;
temp = new double[m+1]; //double型 m+1 個分の領域を動的確保
for(i = 0; i <= m; i++){
v = - f[i][0] + f[i][n];
for(j = 0 ; j < n - 1; j += 2)
v += (2 * f[i][j] + 4 * f[i][j + 1]);
temp[i] = v;
}
v = - temp[0] + temp[m];
for(i = 0; i < m - 1; i += 2) v += (2 * temp[i] + 4 * temp[i + 1]);
delete [] temp;
return v * h1 * h2 / 9.0;
}
実行結果



