積分区間に変数が入る2重積分の数値計算(シンプソン法 C++)
積分区間が矩形であれば、先日の等間隔シンプソン法が非常に精度が高いが、
次のような、積分区間に変数となる2重積分の数値計算はできない。
1次元のシンプソン法を改良するしかないのだろうか。
C++ソース
/*
1次元シンプソン法
例:f(x,y) = xy x[0:1], y[0:x]
*/
#include <math.h>
#include <stdio.h>
double F(double x, double y);
double Simpson1_2(double x0, double x1, double y0, double y1 ,int N);
int main(void){
double exa = 1.0/8.0;
int kizami = 10000;
double s = Simpson1_2(0, 1.0, 0, 1.0 , kizami) ;
//結果の書き出し
printf(" 刻み数 : %d\n", kizami);
printf(" 積分値 : %22.15e\n", s);
printf(" 誤 差 : %22.15e\n", s - exa);
return 0;
}
double F(double x, double y) //被積分関数
{
return x*y;
}
double Simpson1_2(double x0, double x1, double y0, double y1 ,int N)
{
int i, j;
double x,y, c=0.0;
double ss1 , ss2;
for(i=0; i<=N; i++){
x = x0 + (x1-x0)/double(N) * double(i);
y1 = x;
ss1 =0.0;
for(j=1; j<=N/2-1; j++){
y = y0 + (y1-y0)/double(N) * double(2*j);
ss1 += F(x,y);
}
ss2 =0.0;
for(j=1; j<=N/2; j++){
y = y0 + (y1-y0)/double(N) * double(2*j-1);
ss2 += F(x,y);
}
c += (y1-y0)/(3.0*double(N)) * ( F(x,y0)+F(x,y1) + 2.0 * ss1 + 4.0 * ss2 );
}
return c * (x1-x0)/double(N);
}
実行結果



