一种任意重积分自适应递归式快速计算方法
2021-04-13裴永臣关景晗王佳炜
科学技术与工程 2021年7期
裴永臣, 关景晗, 王佳炜
(吉林大学机械与航空航天工程学院, 长春 130025)

关于数值积分,中外学者还进行了各方面研究[6-8]。张建斌等[9]设计出了基于MATLAB的数值积分求解器,实现了数值积分的可视化功能。陈付龙[10]讨论了二元数值积分的计算方法,并给出了部分C语言代码。唐珺等[11]将递归算法与自适应积分结合用于定积分计算,与辛普森积分相比减少了计算量。还有学者利用遗传算法[12]、神经网络算法[13-15]、粒子群算法[16]、混沌布谷鸟算法[17]计算数值积分。Angulo等[18]将数值积分应用于红细胞生长模型研究。尽管涉及数值积分的研究较多,但是对于三重以上积分数值计算的讨论相对较少。
此外,当前广泛使用的各类科学计算软件具备一定的数值积分计算功能,如著名的MATLAB、Maple、Mathematica等,其数值逼近方法大大加快了复杂积分计算速度。然而,这些科学计算软件自带函数所能计算的积分重数普遍也不高于三重。例如,MATLAB软件虽然具有强大的矩阵运算能力,能够很好地胜任数据计算这一烦琐工作,但能够进行数值积分的自带函数只有quad、dbquad、triplequad三种,分别为一重、二重、三重积分函数,也就是说MATLAB自带函数最多只能计算三重积分,远不能满足科学研究和工程应用需要。
为了提高科学计算软件的积分计算重数,根据多重积分的解析计算方式将累次积分的思想应用于数值积分中[19],现提出一种任意重积分自适应递归式快速计算方法(简称“自适应递归法”)。首先,详细介绍了任意重积分的算法思路,并将递归过程分为递推(划分积分区间)和回归(求解函数值)两部分进行阐述。……
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