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- \section*{Aufgabe 4}
- \subsection*{Teilaufgabe a)}
- \begin{enumerate}
- \item Ordnung 3 kann durch geschickte Gewichtswahl erzwungen werden.
- \item Ordnung 4 ist automatisch gegeben, da die QF symmetrisch sein soll.
- \item Aufgrund der Symmetrie gilt Äquivalenz zwischen Ordnung 5 und 6.
- Denn eine hätte die QF Ordnung 5, so wäre wegen der
- Symmetrie Ordnung 6 direkt gegeben. Ordnung 6 wäre aber
- bei der Quadraturformel mit 3 Knoten das Maximum, was nur
- mit der Gauß-QF erreicht werden kann. Da aber $c_1 = 0$ gilt,
- kann es sich hier nicht um die Gauß-QF handeln. Wegen
- erwähnter Äquivalenz kann die QF auch nicht Ordnung 5 haben.
- \end{enumerate}
- Da $c_1 = 0$ gilt, muss $c_3 = 1$ sein (Symmetrie). Und dann muss $c_2 = \frac{1}{2}$
- sein. Es müssen nun die Gewichte bestimmt werden um Ordnung 3 zu
- garantieren mit:
- \begin{align}
- b_i &= \int_0^1 L_i(x) \mathrm{d}x\\
- b_1 &= \frac{1}{6},\\
- b_2 &= \frac{4}{6},\\
- b_3 &= \frac{1}{6}
- \end{align}
- \subsection*{Teilaufgabe b)}
- Als erstes ist festzustellen, dass es sich hier um die Simpsonregel handelt und die QF
- \begin{align}
- \int_a^b f(x) \mathrm{d}x &= (b-a) \cdot \frac{1}{6} \cdot \left ( f(a) + 4 \cdot f(\frac{a+b}{2}) + f(b) \right )
- \end{align}
- ist. Wenn diese nun auf $N$ Intervalle aufgepflittet wird gilt folgendes:
- \begin{align}
- h &= \frac{(b-a)}{N} \\
- \int_a^b f(x) \mathrm{d}x &= h \cdot \frac{1}{6} \cdot \left [ f(a) + f(b) + 2 \cdot \sum_{i=1}^{N-1} f(a + i \cdot h) + 4 \cdot \sum_{l=0}^{N-1} f(a + \frac{1}{2} \cdot h + l \cdot h)\right ]
- \end{align}
- $\sum_{i=1}^{N-1} f(a + i \cdot h)$ steht für die Grenzknoten
- (deshalb werden sie doppelt gezählt). Von den Grenzknoten gibt es
- insgesamt $N-2$ Stück, da die tatsächlichen Integralgrenzen $a$ und $b$
- nur einmal in die Berechnung mit einfließen.
- $\sum_{l=0}^{N-1} f(a + \frac{1}{2} \cdot h + l \cdot h)$ sind die jeweiligen
- mittleren Knoten der Intervalle. Davon gibt es $N$ Stück.
- \subsection*{Teilaufgabe c)}
- Diese Aufgabe ist nicht relevant, da Matlab nicht Klausurrelevant ist.
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