
【計】 algebraic precision
era; generation; take the place of
【電】 generation
a few; count; enumerate; fate; frequently; list; number; numeral; numeric
reckon; repeatedly; serveral
【計】 crossing number; N
【醫】 number
【經】 number
precision
【計】 precision
【化】 accuracy
在數值分析領域,代數精度(Algebraic Precision)是一個核心概念,用于衡量數值積分公式或近似方法的精确程度。其定義如下:
代數精度
指一個數值積分公式(或求積公式)能夠精确計算(即無誤差地給出積分真值)的最高次數的多項式。如果一個求積公式對任意次數不超過 ( m ) 的多項式都能精确積分,但對某個 ( m+1 ) 次多項式不能精确積分,則該公式的代數精度即為 ( m )。
數學描述
設數值積分公式為: $$ inta^b f(x) , dx approx sum{i=1}^n A_i f(x_i) $$ 其中 ( A_i ) 為權重,( x_i ) 為節點。若該公式對所有次數 ( leq m ) 的多項式 ( p(x) ) 滿足: $$ inta^b p(x) , dx = sum{i=1}^n A_i p(x_i) $$ 但對至少一個 ( m+1 ) 次多項式不成立,則其代數精度為 ( m )。
應用意義
代數精度越高,公式對光滑函數(如多項式)的積分誤差越小。例如,梯形公式(代數精度=1)僅精确計算線性多項式,而辛普森公式(代數精度=3)可精确計算三次多項式。
高斯求積公式通過優化節點位置和權重,可達到最高代數精度(( 2n-1 ) 次),顯著提升計算效率。
權威參考來源
定義代數精度為求積公式精确成立的多項式最高次數,強調其與誤差的關系(第5章數值積分)。
明确将 "Degree of Precision" 等同于代數精度,并給出高斯公式的代數精度證明(Section 5.3)。
詞條 "Numerical Integration" 解釋代數精度是衡量積分公式精确度的指标,鍊接:
總結
代數精度是數值積分公式的核心性能指标,直接關聯計算效率與誤差控制。其嚴格定義為可精确積分的多項式最高次數,在工程計算(如有限元分析)和算法設計中具有廣泛應用。
代數精度是數值分析中用于衡量數值積分公式(求積公式)精确程度的重要指标。其核心定義如下:
一個求積公式具有m 次代數精度,當且僅當它能精确計算所有次數不超過 m 次的多項式的積分值,但對至少一個 m+1 次多項式無法精确計算。
判斷方法
通過驗證公式對多項式 $f(x) = 1, x, x, ..., x^k$ 的積分是否精确。若對 $x^m$ 精确但對 $x^{m+1}$ 不精确,則代數精度為 m。
典型例子
理論意義
代數精度越高,公式對光滑函數(可用多項式近似)的積分誤差越小。高斯積分法通過優化節點位置,使 n 個節點達到 $2n-1$ 次代數精度,是最高效的數值積分方案之一。
在工程計算中,選擇積分方法時需權衡代數精度與計算成本。例如:
理解代數精度有助于設計誤差可控的數值算法,并為誤差分析提供理論依據。
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