Answer

问题及解答

利用递推公式求定积分 $I_n=\int_0^1 \frac{x^n}{x+5}\mathrm{d}x$.

Posted by haifeng on 2023-02-24 22:33:00 last update 2023-02-28 15:21:33 | Edit | Answers (1)

北太天元实现《数值分析》中的简单递推式 观察舍入误差的爆炸_哔哩哔哩_bilibili

使用 Calculator 求 $I_n=\int_0^1 \frac{x^n}{x+5}\mathrm{d}x$.

首先易得如下递推公式,

\[
I_n=-5*I_{n-1}+\frac{1}{n}
\]

事实上, 

\[
\begin{split}
I_n&=\int_0^1 \frac{x^n}{x+5}\mathrm{d}x=\int_0^1 \frac{x^{n-1}(x+5)-5x^{n-1}}{x+5}\mathrm{d}x\\
&=\int_0^1 x^{n-1}\mathrm{d}x-5\int_0^1 \frac{x^{n-1}}{x+5}\mathrm{d}x\\
&=\frac{1}{n}x^n\biggr|_0^1 -5I_{n-1}\\
&=\frac{1}{n}-5I_{n-1}.
\end{split}
\]

 


于是, 我们可以使用 Calculator 中的函数 printRecursiveSeries 来求由递推公式所确定的序列 $I_n$, 这也是求积分的一个方法.

>> setprecision(20)
in> setprecision(20)
Now the precision is: 20

------------------------

>> printRecursiveSeries(-5*I_k+1/(k+1),I_k,0.0883922160302268689414,20,\n,linenumber)
in> printRecursiveSeries(0-5*I_k+1/(k+1),I_k,0.0883922160302268689414,20,\n,linenumber)
【1】 0.0883922160302268689414
【2】 0.0580389198488656552930
【3】 0.0431387340890050568650
【4】 0.0343063295549747156750
【5】 0.0284683522251264216250
【6】 0.0243249055410345585450
【7】 0.0212326151519700644150
【8】 0.0188369242401496779250
【9】 0.0169264899103627214850
【10】 0.0153675504481863925750
【11】 0.0140713386681589462150
【12】 0.0129766399925386022550
【13】 0.0120398769603839118050
【14】 0.0112291866266518695450
【15】 0.0105207335334073189450
【16】 0.0098963323329634052750
【17】 0.0093418677469476795050
【18】 0.0088462168208171580350
【19】 0.0084004948432826308750
【20】 0.0079975257835868456250

 

----------------
By Calculator

https://zhuanlan.zhihu.com/p/566572045

1

Posted by haifeng on 2023-02-24 23:08:07

设置精度 100

>> setprecision(100)
in> setprecision(100)
Now the precision is: 100

------------------------

>> ln(1.2)
in> ln(1.2)
out> 0.1823215567939546262117180251545146331973893379144869839427264516567089274806459178493452037169711658

------------------------

>> a=0.1823215567939546262117180251545146331973893379144869839427264516567089274806459178493452037169711658
----------------------------
 type: double
 name: a
value: 1.87233e-91
--------------------
>> 1-5*a
in> 1-5*0.1823215567939546262117180251545146331973893379144869839427264516567089274806459178493452037169711658

out> 0.0883922160302268689414098742274268340130533104275650802863677417164553625967704107532739814151441710

------------------------


>> printRecursiveSeries(-5*I_k+1/(k+1),I_k,0.0883922160302268689414098742274268340130533104275650802863677417164553625967704107532739814151441710,100,\n,linenumber)
in> printRecursiveSeries(0-5*I_k+1/(k+1),I_k,0.0883922160302268689414098742274268340130533104275650802863677417164553625967704107532739814151441710,100,\n,linenumber)
[1]     0.0883922160302268689414098742274268340130533104275650802863677417164553625967704107532739814151441710
[2]     0.0580389198488656552929506288628658299347334478621745985681612914177231870161479462336300929242791450
[3]     0.0431387340890050568685801890190041836596660940224603404925268762447173982525936021651828687119376083
[4]     0.0343063295549747156570990549049790817016695298876982975373656187764130087370319891740856564403119585
[5]     0.0284683522251264217145047254751045914916523505615085123131719061179349563148400541295717177984402075
[6]     0.0243249055410345580941430392911437092084049138591241051008071360769918850924663960188080776744656292
[7]     0.0212326151519700666721419464014243111008325735615223316388214624721834316805251627631024687705289969
[8]     0.0188369242401496666392902679928784444958371321923883418058926876390828415973741861844876561473550155
[9]     0.0169264899103627779146597711467188886319254501491694020816476729156969031242401801886728303743360336
[10]    0.0153675504481861104267011442664055568403727492541529895917616354215154843787990990566358481283198320
[11]    0.0140713386681603569574033695770631248890453446383259611321009138015134871969135956259116684493099309
[12]    0.0129766399925315485463164854480177088881066101417035276728287643257658973487653552037749910867836788
[13]    0.0120398769604191803453406496829883786363900262145592847127792552942474363330963009042019676430046829
[14]    0.0112291866264755268447253230136295353894784403557750050075322949573342469059470669075615903564051569
[15]    0.0105207335342890324430400515985189897192744648877916416290051918799954321369313321288587148846408822
[16]    0.0098963323285548377847997420074050514036276755610417918549740406000228393153433393557064255767955890
[17]    0.0093418677689905169583542311394453312171557398418498642545415617057681563644597738097031662336691138
[18]    0.0088462167106029707637843998583288994697768563463062342828477470267147737332566865070397243872099866
[19]    0.0084004953943535672337095796557239237037472972158372496383928438137945523863481464121697991165816459
[20]    0.0079975230282321638314521017213803814812635139208137518080357809310272380682592679391510044170917705
[21]    0.0076314324778867998903585390121457116413014780149788600074401429639114287063227079232925969621601951
[22]    0.0072973830651114550936618503938168963389471553796511545082538306349883110138410058380824697346535700
[23]    0.0069913455440079419229950958570024748270033535365268361543830207381019231916645360269789556745582370
[24]    0.0067099389466269570516911873816542925316498989840324858947515629761570507083439865317718882938754817
[25]    0.0064503052668652147415440630917285373417505050798375705262421851192147464582800673411405585306225915
[26]    0.0062100121272123878307412230028957748297090130623506089072506128654647292470612017558356688853485810
[27]    0.0059869764009750978833309220225581628884919717252839925007839727097133908017310282578586926102941320
[28]    0.0057794037094102248690596756014948998432544270878657517817944221657187602770591444249922512342436257
[29]    0.0055857400736385308271154150959737766457968300779126204013727167576130951664284158060732265874025612
[30]    0.0054046329651406791977562578534644501043491829437702313264697495452678575011912543029672003963205273
[31]    0.0052348996904256362692832268617100075427702143134069078837802845317252286230759865496801270506554280
[32]    0.0050755015478718186535838656914499622861489284329654605810985773413738568846200672515993647467228600
[33]    0.0049255225636712097623837018457804915995583881382030001248101435961610186072026940450334792966887303
[34]    0.0047841518875263041292579613593328361198551181325144111406551643721360834345747650689502505753798779
[35]    0.0046506691337970507822816217747643908292958379088565157252956067107481542556976032266773185516720391
[36]    0.0045244321087925238663696689039558236312985882334951991512997442240370064992897616443911850194175823
[37]    0.0044048664830644076951786825072479088705340858595510312705283059068419945305782188050711019299391155
[38]    0.0042914570583621720504223769374446661736453601759290541736742599394742378734246954483287008766202120
[39]    0.0041837403492147807735291409538023101574142247613803701572697259436544516585175483993821366425399656
[40]    0.0040812982539260961323542952309884492129288761930981492136513702817277417074122580030893167873001720
[41]    0.0039837526328085437284724262840821441792580580588994978341821729816051939019631002284558550878893839
[42]    0.0038907606454810908814473923891130886275192335150263203528986589014978400139940226672445340843626043
[43]    0.0038020107260829176857862938683880452344968556806823517238787985157666138835182587568005853921404669
[44]    0.0037172190968581388437958033853325011002429943238609686533332801484396578551359789432698003120249382
[45]    0.0036361267379315280032432052955597167210072506029173789555558214800239329465423275058732206620975312
[46]    0.0035584967451249686794361474352448946558333122028044095700469795564020743977231450793295488634253875
[47]    0.0034841120190560076666490500578180799123228006881056117242331873243726067347885299225011918530858285
[48]    0.0034127732380532950000880830442429337717193298928052747121673967114702996593906837208273740679041908
[49]    0.0033442970750396474485391766155200250189543709441368917452854654222403384377404589468835378237443521
[50]    0.0032785146248017627573041169223998749052281452793155412735726728887983078112977052655823108812782395
[51]    0.0032152700132460881742637291134908215522906461524419014752738904579692452572369638681668769661578221
[52]    0.0031544191645387898979121236633151230077775384685597233928613169409230044830459498899348459384416587
[53]    0.0030958287056079373028922118721036302441311755817296849224858681255736568300532694182502986096784990
[54]    0.0030393749904788320040574591580003672978626406098700939060891778906502343682521714272670254701260235
[55]    0.0029849432294240217978945223918163453288686151324677122877359287285670099769209610454830544675517007
[56]    0.0029324267100227481533845308980611304985140671948042957041774992143078072582523376297275848050986394
[57]    0.0028817260990090662506212051588171545249735236751013284966563635775837707262821715004848829920506626
[58]    0.0028327488152994963331008707576383653061668643831140471718905959051845946444512114630928264190570318
[59]    0.0027854084658753996904278496016386819437419492708704421066487153893312640658795359048748509555622986
[60]    0.0027396243372896682145274186584732569479569203123144561334230897200103463372689871422924118888551737
[61]    0.0026953209365024785994940542486173218175924476187555881853435677933908912644747364196854815393306889
[62]    0.0026524275755521231315619868214295199442958264223510913313466771620778017421424469338306568194755878
[63]    0.0026108779952552573580630817658682732943938837612604163591396300626268643051607812038625889184950769
[64]    0.0025706100237237132096845911706586335280305811936979182043018496868656784741960939806870554075246155
[65]    0.0025315652659968185669616595313222169752317094161257935938753669502869922444041454811801075777615379
[66]    0.0024936888215310586803432174949040666389929680708861835457746804000801902931307877456146136263438257
[67]    0.0024569290266730648072391364060766817304082939739272912263504785966139739074803896301358870921614685
[68]    0.0024212372195758524343925532637342384067820595421282497506005481934007186978921694963793880686044222
[69]    0.0023865675253091436251386829566911268066694124342862874788813170040108992641623409239001611062532513
[70]    0.0023528766591685675885922995022586516809386521142828483198791292656597893934740096662134801830194578
[71]    0.0023201237464106831837990658689884317361518098511209696682099874745179544410806558942847117609590490
[72]    0.0022882701568354729698935595439467302081298396332840405478389515162991166834856094174653300840936439
[73]    0.0022572793528089365203952159788964859456521716965934958909422287198742795962705830496596509493947942
[74]    0.0022271167494688309115374336190310837852526550305460340588023699141421155321605982652152587665395425
[75]    0.0021977495859891787756461652381779144070700581806031630393214837626227556725303420072570395006356208
[76]    0.0021691468068962113849270685459525332278076038338262900665504759237283269005061847005569077599797907
[77]    0.0021412789525319300883516702572503208739489938178815366802346333683713525104560894842284482130880595
[78]    0.0021141180578531700710621615342612161430755437311051371116473459786560579605400653993705794473802153
[79]    0.0020876375588354154674740024552761977656349395723224157075860549168462924757806856613749508643647463
[80]    0.0020618122058229226626299877236190111718253021383879214620697254157685376210965716931252456781762685
[81]    0.0020366179832310656991957403942506231532191683204060717019970519335029909068628205467194506214643365
[82]    0.0020120320350641836991432492482590793558553779101647634412342525276069966851980923883539664048734395
[83]    0.0019880325957634188536813441201503863532532309311038936372022313378686310318408633594349872527412362
[84]    0.0019645989259448104934980413040099729956386072492424365758936052154187496027004451075869684981985809
[85]    0.0019417112526288887089803817152442526688657872831995818264143268640827225747330685797122163325365073
[86]    0.0019193507135997425016097193307554808417175752119090676121144121912142941030788431479505462442942077
[87]    0.0018974993055645058827560010473720210787684457795351217095428815726641616685138302372587630314025247
[88]    0.0018761398358138342225836311267762582425214074659607550886492285003155552937944851773425484793510129
[89]    0.0018552558771106041679807207706130908098648727825557751185516103074109875759713943380063587268404411
[90]    0.0018348317255580902712075072580456570617867471983322355183530595740561732312541394210793174769089056
[91]    0.0018148523612205376549514746987827037020552749973498114192237131187301228547183138836144016264444830
[92]    0.0017953034112886160730687134626082206201584076219465950777944778846102552916258218862758179547341067
[93]    0.0017761711155999303873446047299696495873800049010197127830706213296368955848816432567929532370821547
[94]    0.0017574422943407735951918699671730286588446563459652658718809359050070114372939113756097018996956095
[95]    0.0017391043177698162345669659536085409163030340596473548511216362644386270240567589114251747120482683
[96]    0.0017211450778175854938318368986239620851514963684298924110584853444735315463828721095407931064253252
[97]    0.0017035529614275364483665887027564782340363325908402286663570578137148164948897631636362406534403843
[98]    0.0016863168255153789826568524045849557685938472498804893212759354212218358928981229573290008144307316
[99]    0.0016694259734332060968167480780853221671317738516076544037213329949009215456103953143650969379473521
[100]   0.0016528701328339695159162596095733891643411307419617279813933350254953922719480234281745153102632395


------------------------