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integral3

삼중적분의수치적계산

설명

예제

= integral3 (有趣的xminxmaxyminymaxzminzmax는역xminxxmaxymin (x)yymax (x)zmin (x, y)zzmax (x, y)에대해함수Z =乐趣(x,y, Z)의적분근삿값을계산합니다。

예제

= integral3 (有趣的xminxmaxyminymaxzminzmax名称,值는하나이상의名称,值쌍의,수로추가옵션을지정합니다。

예제

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익명 함수 f x y z y x + z 因为 x 를정의합니다。

乐趣= @(x,y,z) y.*sin(x)+z.*cos(x)
有趣的=带值的Function_handle:@ (x, y, z) y。* sin (x) + z。* cos (x)

영역 0 x π 0 y 1 - 1 z 1 에대해적분을계산합니다。

Q = integral3(fun,0,pi,0,1,-1,1)
Q = 2.0000

익명 함수 f x y z x 因为 y + x 2 因为 z 를정의합니다。

乐趣= @(x,y,z) x.*cos(y) + x.^2.*cos(z)
有趣的=带值的Function_handle:@ x (x, y, z)。* cos (y) + x ^ 2 * cos (z)。

적분의제한역을정의합니다。

Xmin = -1;Xmax = 1;Ymin = @(x)-√(1 - x.^2);Ymax = @(x)√(1 - x.^2);Zmin = @(x,y)-√(1 - x.^2 - y.^2);Zmax = @(x,y)√(1 - x.^2 - y.^2);

“瓦”방법으로정적분을계산합니다。

Q = integral3(fun,xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax,“方法”“瓦”
Q = 0.7796

파라미터화된익명함수 f x y z 1 0 / x 2 + y 2 + z 2 + 一个 을정의합니다。

A = 2;10. F = @(x,y,z)²+ y.²+ z.²+ a);

영역 - x 0 - 1 0 0 y 0 - 1 0 0 z 0 에대해삼중적분을계산합니다。

格式q1 = integral3(f,-Inf,0,-100,0,-100,0)
Q1 = 2.734244598320929e+03

약9개의유효자릿수정밀도를지정해적분을다시계산합니다。

q2 = integral3(f,-Inf,0,-100,0,-100,0,“AbsTol”0,“RelTol”1 e-9)
Q2 = 2.734244599944285e+03

integral3积分에대한중첩호출을사용하여4차원구의부피를계산합니다。

반지름이 r 路人4차원구의부피는다음과같습니다。

V 4 r 0 2 π 0 π 0 π 0 r r 3. 2 θ ϕ 博士 d θ d ϕ d ξ

MATLAB®의积分구적법함수는1차원,2차원,3차원적분을직접지원합니다그러나4차원이상의적분을풀려면솔버에대한호출을중첩해야합니다。

소별연산자(^。. *를사용하여피적분함수에대한함수핸들 f r θ ϕ ξ 를만듭니다。

F = @(r,,) r ^3 * sin()^2 * sin()

다음으로,integral3을사용하여,3개의적분을계산하는함수핸들을만듭니다。

Q = @ (r) integral3(@(θ,φ,xi) f (r,θ,φ,xi), 0,π,0,π,0,2 * pi);

마지막으로,积分에대한호출에서를피적분함수로사용합니다。이적분을풀려면반지름 r 의값을선택해야합니다。 r 2 를사용하십시오。

I =积分(Q,0,2,“ArrayValued”,真正的)
I = 78.9568

정확한답은 π 2 r 4 2 Γ 2 입니다。

I_exact =²*2^4/(2* (2))
I_exact = 78.9568

입력수

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피적분함수로,함수핸들로지정되며,@역xminxxmaxyminx)≤yymaxx),zminx, y)≤zzmaxx, y에대해적분이구해질함수입니다。함수有趣的은동일한크기의배열을세개받아들이고대응하는값의배열을반환해야합니다。이함수는이함수는。

데이터형:function_handle

X의하한으로,유한또는무한,실수형스칼라값으로지정됩니다。

데이터형:|

X의상한으로,유한또는무한,실수형스칼라값으로지정됩니다。

데이터형:|

Y의하한으로,유한또는무한,실수형스칼라값으로지정됩니다。사각형이아닌역에대한적분을계산할때에는ymin또한함수핸들(x의함수)로지정할수있습니다。

데이터형:|function_handle|

Y의상한으로,유한또는무한,실수형스칼라값으로지정됩니다。사각형이아닌역에대한적분을계산할때에는ymax또한함수핸들(x의함수)로지정할수있습니다。

데이터형:|function_handle|

Z의하한으로,유한또는무한실수형스칼라값으로지정됩니다。사각형이아닌역에대한적분을계산할때에는zmin또한함수핸들(x,y의함수)로지정할수있습니다。

데이터형:|function_handle|

Z의상한으로,유한또는무한실수형스칼라값으로지정됩니다。사각형이아닌역에대한적분을계산할때에는zmax또한함수핸들(x,y의함수)로지정할수있습니다。

데이터형:|function_handle|

이름-값수

선택적,수쌍을Name1 = Value1,…,以=家으로지정합니다。여기서的名字은,수이름이고价值는대응값입니다。이름-값。

R2021a이전릴리스에서는쉼를사용하여각이름과값을구분하고的名字을따옴로묶으십시오。

예:e-12 AbsTol, 1는절대허용오차의근삿값을소수점이하약열두자릿수까지의정확도로설정합니다。

절대허용오차로,“AbsTol”과함께음이아닌실수가쉼로구분되어지정됩니다。integral3은절대오차|q - q |의추정값을제한하기위해절대허용오차를사용합니다。여기서q는계산된적분의값이고q는(알려지지않은)정확한값입니다。절대허용오차를감소시키면integral3이더큰소수정밀도를제공할수있습니다。디폴트값은1平台以及입니다。

참고

AbsTolRelTol은개별적으로존재합니다。integral3은절대허용오차또는상대허용오차중하나를충족하더라도,둘다충족하지는않을수있습니다。이러한허용오차에대한자세한내용은섹션을참조하십시오。

예:e-12 AbsTol, 1는절대허용오차의근삿값을소수점이하약열두자릿수까지의정확도로설정합니다。

데이터형:|

상대허용오차로,“RelTol”과함께음이아닌실수가쉼로구분되어지정됩니다。integral3은상대오차| q - q q / | | |의추정값을제한하기위해상대허용오차를사용합니다。여기서q는계산된적분의값이고q는(알려지지않은)정확한값입니다。상대허용오차를감소시키면integral3이더큰유효자릿수정밀도를제공할수있습니다。디폴트값은1 e-6입니다。

참고

RelTolAbsTol은개별적으로존재합니다。integral3은상대허용오차또는절대허용오차중하나를충족하더라도,둘다충족하지는않을수있습니다。이러한허용오차에대한자세한내용은섹션을참조하십시오。

예:e-9 RelTol, 1는상대허용오차를약9개의유효자릿수까지설정합니다。

데이터형:|

적분방법으로,“方法”와함께아래에서설명하는방법중하나가쉼로구분되어지정됩니다。

적분 방법 설명
“汽车” 대부분의경우integral3“瓦”방법을사용합니다。적분한계중하나가무한한경우에는“迭代”방법을사용합니다。이는디폴트방법입니다。
“瓦” integral3积分을 호출해xminxxmax에대한적분을계산합니다。그리고integral2를 호출해“瓦”방법으로ymin (x)yymax (x)zmin (x, y)zzmax (x, y)에대한이중적분을계산합니다。
“迭代” integral3积分을 호출해xminxxmax에대한적분을계산합니다。그리고integral2를 호출해“迭代”방법으로ymin (x)yymax (x)zmin (x, y)zzmax (x, y)에대한이중적분을계산합니다。적분한계는무한할수있습니다。

예:“方法”,“瓦”는타일형식적분방법을지정합니다。

데이터형:字符|字符串

  • integral3함수는다음을충족하려고시도합니다。

    abs(q - q) <= max(AbsTol,RelTol*abs(q))
    여기서는적분의계산된값이고는(알려지지않은)정확한값입니다。절대및상대허용오차는정확도와계산시간을절충할수있도록해줍니다。일반적으로상대허용오차는적분의정확도를결정합니다。하지만abs (q)가충분히작은경우에는절대허용오차가적분의정확도를결정합니다。일반적으로절대및상대허용오차둘다함께지정해야합니다。

  • 함수가적분역내에서불연속을가질경우“迭代”방법이더효율적일수있습니다。하지만불연속지점에서적분을분할하고복수의적분결과를합산하면최상의성능과정밀도를얻을수있습니다。

  • 사각형이아닌역에대해적분을구할때에는yminymaxzminzmax가함수핸들이어야최상의성능과정확도를얻을수있습니다。사각형이아닌역에대한적분을위해피적분함수값을0으로설정하지마십시오。꼭해야할경우에는“迭代”방법을지정하십시오。

  • “迭代”방법은제한역ymin (x)ymax (x)zmin (x, y)zmax (x, y)중하나또는전부가비유계(无界)함수경우에사용합니다。

  • 익명함수에파라미터를지정할때는파라미터값이함수핸들의수명동안지속된다는것에유의하십시오。예를들어,함수乐趣= @(x,y,z) x + y + z + a有趣的이생성되었을때의一个값을사용합니다。후에一个의값을변경하기로결정했다면,익명함수를새값으로재정의해야합니다。

  • 적분의단정밀도제한역을지정하거나有趣的이단정밀도결과를반환하는경우,더큰절대및상대허용오차를지정해야할수도있습니다。

  • 4차원이상의적분을풀기위해서는积分integral2integral3에대한호출을중첩할수있습니다。또다른방법은4~6차원의적분을푸는integralN함수를사용하는것이며,이함수는matlab®文件交换에있습니다。

참고 문헌

“矢量化自适应正交计算方法的研究”,计算机工程与应用,2008,pp.131-140。

[2] L.F. Shampine,“二维正交的MATLAB程序”。应用数学与计算“,”2008年第1期,第202卷,第266-274页。

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