Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

download Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

of 38

Transcript of Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    1/38

    1

    POKOK BAHASANINTEGRASI NUMERIK 

    -Metode Trapesium

    - Metode Simpson

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    2/38

    Pengantar•

    Pengintegralan numerik merupakan alat ataucara yang digunakan oleh ilmuwan untukmemperoleh awa!an hampiran "aprok#ima#i$dari pengintegralan yang tidak dapat

    di#ele#aikan #ecara analitik%• Metode integra#i numerik di!edakan&

    '% Metode Newton Cotes & dida#arkan padapenggantian (ung#i yang komplek# atau ta!el

    data dengan (ung#i polinomial #ederhana yangmudah diintegralkan%

    )% Metode Gauss & untuk mengintegralkan(ung#i "tidak ta!el data$

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    3/38

    Dasar Pengintegralan Numerik 

    Penjumlahan berbobot dari nilai ungsi

     x 0  x 1  x n x n-1  x 

     f ( x ) )(...)()(

    )()(

    1100

    0

    nn

    i

    n

    i

    i

    b

    a

     x f  c x f  c x f  c

     x f  cdx x f  

    +++=

    ≈∑∫ =

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    4/38

    Melakukan pengintegralan pada !agian*!agian kecil+

    #eperti #aat awal !elaar integral , penumlahan !agian*!agian%

    Metode Numerik hanya menco!a untuk le!ih cepat danle!ih mendekati awa!an ek#ak%

    Dasar PengintegralanNumerik 

    0

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    3 5 7 9 11 13 15

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    5/38

    Formula Newton-Cotes

    - Berdasarkan pada

     Nilai hampiran f ( x ) dengan polinomial

    Dasar PengintegralanNumerik 

    dx  x  f dx  x  f  I b

    a  n

    b

    a   ∫≅ )()(

    n

    n

    1n

    1n10n   x a x a x aa x  f    )(

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    6/38

     f n ( x ) !i#a (ung#i linear

     f n ( x ) !i#a (ung#i kuadrat

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    7/38

     f n ( x ) !i#a uga (ung#i ku!ik

    atau polinomial yang le!ihtinggi

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    8/38

    Polinomial dapat dida#arkan padadata

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    9/38

    !ormula Newton"Cotes Aturan Trape#ium & -inier

    Aturan Simp#on.# '/0 & Kuadrat Aturan Simp#on.# 0/1 & Ku!ik

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    10/38

    Aturan #ra$esium

    A$roksimasi garis lurus %linier&

     x 0  x 1 x 

     f ( x )

     L(x)

     

    )()(

    )()()()(

    10

    1100i 

    1

    0i 

    b

    a

     x  f  x  f 2

    h

     x  f c x  f c x  f cdx  x  f 

     

    =

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    11/38

    Aturan Kom$osisi#ra$esium

     x 0  x 1 x 

     f ( x )

     x 2h h  x 3h h  x 4

     

    )()()()()(

    )()()()()()(

    )()()()(

    n1ni 10

    n1n2110

     x 

     x 

     x 

     x 

     x 

     x 

    b

    a

     x  f  x  f 2 x 2f  x  f 2 x  f 

    2

    h

     x  f  x  f 2

    h x  f  x  f 

    2

    h x  f  x  f 

    2

    h

    dx  x  f dx  x  f dx  x  f dx  x  f 

    n

    1n

    2

    1

    1

    0

     

     

    n

    abh

     

    =

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    12/38

    function f = example1(x)

    % a = 0, b = pi

    f=x.^2.*sin(2*x);

    Aturan Kom$osisi#ra$esium

    dx  x 2sin x 02

    )(

     

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    13/38

    » a=0; b=pi; dx=(b-a)100;

    » x=a!dx!b; "=example1(x);

    » #=t$ap(example1,a,b,1)

    # =

     -&.''0e-01

    » #=t$ap(example1,a,b,2)

    # =

     -1.2&e-01» #=t$ap(example1,a,b,)

    # =

      -&.+'+

    » #=t$ap(example1,a,b,+)

    # =

      -.'+

    » #=t$ap(example1,a,b,1)# =

      -.+'12

    » #=t$ap(example1,a,b,&2)

    # =

      -.1+

    » #=t$ap(example1,a,b,)

    # =

      -.&0+

    » #=t$ap(example1,a,b,12+)

    # =

      -.&&+

    » #=t$ap(example1,a,b,2)

    # =  -.&

    » #=t$ap(example1,a,b,12)

    # =

      -.&'

    » #=t$ap(example1,a,b,102)

    # =

      -.&+» =uad+(example1,a,b)

    =

      -.&+ MATLABfunction

    Aturan Kom$osisi#ra$esium

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    14/38

    n = 2

    I = -1.4239 e-15

    Exact = -4. 9348

    dx  x 2sin x 0

    2 )(∫

     

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    15/38

    n = 4

    I = -3.8758

    E!a = -4. 9348

    dx  x 2sin x 0

    2 )(∫

     

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    16/38

    n = 8

    I = -4."785

    E!a = -4. 9348

    dx  x 2sin x 0

    2 )(∫

     

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    17/38

    n = 1"

    I = -4.8712

    E!a = -4. 9348

    dx  x 2sin x 0

    2 )(∫

     

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    18/38

    Hitung integral dari

    Aturan Kom$osisi#ra$esium

    dx  xe I 4

    0

     x 2

     

    #..)().().(

    ).().()(.$

    #..)().(

    )().()().(

    )().()(.$

    #..)()(

    )()()($

    #..)()()($

    #..)()($

    66 2 9553554 f 753 f 253 f 2 

    50 f 2250 f 20 f 2

    h I 250h16 n

    5010 76 57644 f 53 f 2 

    3 f 252 f 22 f 251 f 2 

    1 f 250 f 20 f 2

    h I 50h8n

    7139 7972884 f 3 f 2 

    2 f 21 f 20 f 2

    h I 1h4n

    75132 23121424 f 2 f 20 f 2

    h I 2h2n

    12357  66 23847 4 f 0 f 2

    h I 4h1n

     

    At K i i

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    19/38

    » x=0!0.0!; "=example2(x);

    » x1=0!!; "1=example2(x1);

    » x2=0!2!; "2=example2(x2);» x&=0!1!; "&=example2(x&);

    » x=0!0.!; "=example2(x);

    » /=plot(x,",x1,"1,-*,x2,"2,$-s,x&,"&,c-o,x,",m-d);

    » set(/,ineidt3,&,4a$5e$6i7e,12);

    » xlabel(x); "label("); title(f(x) = x exp(2x));

    » #=t$ap(example2,0,,1)# =  2.&++e800» #=t$ap(example2,0,,2)# =  1.212e800» #=t$ap(example2,0,,)

    # =  '.2+++e800&» #=t$ap(example2,0,,+)# =  .'+e800&» #=t$ap(example2,0,,1)# =  .&e800&

    Aturan Kom$osisi#ra$esium

    At K i i

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    20/38

    Aturan Kom$osisi#ra$esium

    dx  xe I 4

    0

     x 2

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    21/38

    21

    POKOK BAHASANINTEGRASI NUMERIK 

    -

    Metode Trapesium- Metode Simpson

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    22/38

    Aturan Sim$son

    Menggunakan $olinomial order

    lebih tinggi untuk menghubungkantitik"titik'

    Sim$son ()* digunakan $olinomial

    order + %$arabola& ,ang melalui *titik'

     x 0  x 1 x 

     f ( x )

     x 2h h

     L( x )

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    23/38

    Aturan Sim$son

    Aturan Sim$son *)- . Bila terda$at +

    titik tambahan dengan jarak ,angsama antara %a& sd %b&/ makakeem$at titik tsb dihubungkandengan $olinomial order tiga'

     x 0  x 1 x 

     f(x)

     x 2h h

     L(x)

     x 3h

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    24/38

    Aturan Sim$son ()*

    A$roksimasi dengan ungsi

    $arabola

     x 0  x 1 x 

     f ( x )

     x 2h h

     L( x )

      )()()(

    )()()()()(

    210

    221100i 

    2

    0i 

    b

    a

     x  f  x  f 4 x  f 3

    h

     x  f c x  f c x  f c x  f cdx  x  f 

     

    =

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    25/38

    Ingatkah Interpola#i Polinomial-agrange2

    • Secara umum order n&

    3rder )&

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    26/38

    Aturan Sim$son ()*.$olinomial lagrange order + ,ang melalui * titik 

     x 0

     x 1

     x 

     f ( x )

     x 2

    h h

     L( x )

    =

    =

     

    ===

     

    =

     

    =

    1 x  x 

    0 x  x 

    1 x  x 

    h

    dx d  

    h

     x  x  

    2

    abh

    2ba  x b x a x  let 

     x  f  x  x  x  x 

     x  x  x  x  

     x  f  x  x  x  x 

     x  x  x  x   x  f  x  x  x  x 

     x  x  x  x  x  L

    2

    1

    0

    1

    120

    2

    1202

    10

    1

    2101

    200

    2010

    21

    ξ

    ξ

    ξ

    ξ$$

    $$

    )())((

    ))((

    )())((

    ))(()())((

    ))(()(

    )()(

    )()()()(

    )(21

    2

    0

     x  f 2

    1 x  f 1 x  f 

    2

    1 L

     

    =

    ξ

    ξξ

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    27/38

    Aturan Sim$son ()*

    )(

    )(

    )()()(

    )(

    )( 212

    0   x  f 2

    1

     x  f 1 x  f 2

    1

     L

     

    =

    ξ

    ξξ

    1

    1

    23

    2

    1

    1

    3

    1

    1

    1

    23

    0

    1

    12

    1

    0

    2

    1

    1

    10

    1

    1

    )23

    (2

    )(

    )3

    ()()23

    (2

    )(

    )1(2)()1)(

    )1(2

    )()()(

    −−

    −−

    ++

    −+−=

    ++−+

    −=≈

    ∫ ∫ 

    ∫ ∫ ∫ 

    ξ ξ h x f  

    ξ ξ h x f  

    ξ ξ h x f  

    dξ ξ ξ 

    h

     x f  dξ ξ ( h x f  

    dξ ξ ξ h

     x f  dξ  Lhdx x f  b

    a

    ξ 

      )()()()( 210b

    a

     x  f  x  f 4 x  f 3

    hdx  x  f   

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    28/38

    Aturan Kom$osisi Sim$son

     x 0  x 2 x 

     f ( x )

     x 4h h  x n-2h  x n

    %...

    h x 3 x 1  x n-1

    n

    abh

     

    =

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    29/38

    Hitung integral dari

    • n = 2, h = 2

    • n = 4, h = 1 

    Aturan Kom$osisiSim$son

    dx  xe I 4

    0

     x 2

     

    #..

    )()()(

    )()()()()(

    708 9755670

    e4e34e22e403

    1

    4 f 3 f 42 f 21 f 40 f 3h I 

    86 42

     

    #..)(

    )()()(

    96 57  4118240e4e24032

    4 f 2 f 40 f 3

    h I 

    84 

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    30/38

    Aturan Sim$son *)-

    A$roksimasi dengan ungsi kubik 

     x 0  x 1 x 

     f(x)

     x 2h h

     L(x)

     x 3h

      )()()()(

    )()()()()()(

    3210

    33221100i 

    3

    0i 

    b

    a

     x  f  x  f 3 x  f 3 x  f 8

    h3

     x  f c x  f c x  f c x  f c x  f cdx  x  f 

     

    =

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    31/38

    Ingatkah Interpola#i Polinomial-agrange2

    • Secara umum order n&

    3rder 0&

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    32/38

    E&&o& 'eena*an

    Aturan Sim$son *)-

     x 0  x 1

     f(x)

     x 2h h

     L(x)

     x 3h

    )())()((

    ))()(()(

    ))()((

    ))()((

    )())()((

    ))()(()(

    ))()((

    ))()(()(

    3

    231303

    2102

    321202

    310

    1

    312101

    3200

    302010

    321

     x  f  x  x  x  x  x  x 

     x  x  x  x  x  x  x  f 

     x  x  x  x  x  x 

     x  x  x  x  x  x 

     x  f  x  x  x  x  x  x 

     x  x  x  x  x  x  x  f 

     x  x  x  x  x  x 

     x  x  x  x  x  x  x  L

     

    =

      )()()()( 3210

    b

    a

    b

    a

     x  f  x  f 3 x  f 3 x  f 8

    h3

    3abh ; L(x)dx  f(x)dx 

     

    =

    3

    abh ; f 

    6480

    ab f h

    80

    3 E    4

    545

     

    =  )()(

    )(  )()(

    ξ

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    33/38

    Hitung integral dari

    Aturan Sim$son ()*

    Aturan Sim$son *)-

    Aturan Sim$son *)-

    dx  xe4

    0

     x 2

     

    #..

    ..

    .)(

    )()()(

    96 57 926 5216 

    4118240926 5216 

    4118240e4e240

    3

    2

    4 f 2 f 40 f 3

    hdx  xe I 

    84

    4

    0

     x 2

     =

    =

     

     

    71 !30926  !5216 

    209 !6819926  !5216 

    209 !6819832 !11923 )33933 !552( 3 )18922 !19( 308

     )4"3( 3

     )4(  f  )3

    8(  f 3 )

    3

    4(  f 3 )0(  f 

    8

    h3dx  xe I 

    4

    0

     x 2

     =

    =

     

     

    At K i i

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    34/38

    function # = 6imp(f, a, b, n)

    % inte$al of f usin composite 6impson $ule

    % n must be e9en

    3 = (b - a)n;

    6 = fe9al(f,a);

    fo$ i = 1 ! 2 ! n-1  x(i) = a 8 3*i;

      6 = 6 8 *fe9al(f, x(i));

    end 

    fo$ i = 2 ! 2 ! n-2  x(i) = a 8 3*i;

      6 = 6 8 2*fe9al(f, x(i));

    end 

    6 = 6 8 fe9al(f, b); # = 3*6&;

    Aturan Kom$osisiSim$son

    At Si

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    35/38

     Aturan Sim$son

    Aturan Kom$osisi

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    36/38

    Aturan Kom$osisiSim$son

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    37/38

    MA#0AB !un1tion+ t$ap7

    » x=:0 1 1. 2.0 2. &.0 &.& &. &.+ &. .0

    x =

     

  • 8/18/2019 Metnum-Teori Integrasi Trapesium Simpson

    38/38

    Sumber.

    http&//cepro(#%tamu%edu/hchen/c4en05)/chap'6%ppt