
【计】 algebraic precision
era; generation; take the place of
【电】 generation
a few; count; enumerate; fate; frequently; list; number; numeral; numeric
reckon; repeatedly; serveral
【计】 crossing number; N
【医】 number
【经】 number
precision
【计】 precision
【化】 accuracy
在数值分析领域,代数精度(Algebraic Precision)是一个核心概念,用于衡量数值积分公式或近似方法的精确程度。其定义如下:
代数精度
指一个数值积分公式(或求积公式)能够精确计算(即无误差地给出积分真值)的最高次数的多项式。如果一个求积公式对任意次数不超过 ( m ) 的多项式都能精确积分,但对某个 ( m+1 ) 次多项式不能精确积分,则该公式的代数精度即为 ( m )。
数学描述
设数值积分公式为: $$ inta^b f(x) , dx approx sum{i=1}^n A_i f(x_i) $$ 其中 ( A_i ) 为权重,( x_i ) 为节点。若该公式对所有次数 ( leq m ) 的多项式 ( p(x) ) 满足: $$ inta^b p(x) , dx = sum{i=1}^n A_i p(x_i) $$ 但对至少一个 ( m+1 ) 次多项式不成立,则其代数精度为 ( m )。
应用意义
代数精度越高,公式对光滑函数(如多项式)的积分误差越小。例如,梯形公式(代数精度=1)仅精确计算线性多项式,而辛普森公式(代数精度=3)可精确计算三次多项式。
高斯求积公式通过优化节点位置和权重,可达到最高代数精度(( 2n-1 ) 次),显著提升计算效率。
权威参考来源
定义代数精度为求积公式精确成立的多项式最高次数,强调其与误差的关系(第5章数值积分)。
明确将 "Degree of Precision" 等同于代数精度,并给出高斯公式的代数精度证明(Section 5.3)。
词条 "Numerical Integration" 解释代数精度是衡量积分公式精确度的指标,链接:
总结
代数精度是数值积分公式的核心性能指标,直接关联计算效率与误差控制。其严格定义为可精确积分的多项式最高次数,在工程计算(如有限元分析)和算法设计中具有广泛应用。
代数精度是数值分析中用于衡量数值积分公式(求积公式)精确程度的重要指标。其核心定义如下:
一个求积公式具有m 次代数精度,当且仅当它能精确计算所有次数不超过 m 次的多项式的积分值,但对至少一个 m+1 次多项式无法精确计算。
判断方法
通过验证公式对多项式 $f(x) = 1, x, x, ..., x^k$ 的积分是否精确。若对 $x^m$ 精确但对 $x^{m+1}$ 不精确,则代数精度为 m。
典型例子
理论意义
代数精度越高,公式对光滑函数(可用多项式近似)的积分误差越小。高斯积分法通过优化节点位置,使 n 个节点达到 $2n-1$ 次代数精度,是最高效的数值积分方案之一。
在工程计算中,选择积分方法时需权衡代数精度与计算成本。例如:
理解代数精度有助于设计误差可控的数值算法,并为误差分析提供理论依据。
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