求解二重积分的方法

计算科学 正交
2021-12-20 00:46:17

我想求解以下表达式(用于获得工件内部电流分布的解析解):

amn=4ab0a0bf(x,y)sin(px)sin(qy)dxdytsinh(tc)

这里。a , b是标量常数,p=mπa , q=nπb , t=p2+q2

函数f是一个高斯分布: f(x,y)=I0dπσ2exp(r2dσ2)

我想知道使用辛普森方法是否是解决双重积分的最聪明的方法。是否存在计算效率更高的替代解决方案?

附加信息:得到的矩阵amn用于以下无限级数以获得最终结果: m=1n=1amnpcos(px)sin(qy)cosh(tz)

2个回答

mn有多大n(假设x范围从0a,尽管如果按字面意思阅读,则表示相反)。您可能应该将间隔分成至少m个和nm个子间隔,分别整合各个部分,并对结果求和。n

如果f是平滑的,则对于相同的努力,高斯规则可能更准确。

如果mn很大,最好用傅里叶变换重写积分并通过 FFT 求解。

如果您仅针对一对解决此问题,则高阶高斯积分可能是最快的方法。但是,如果您想为许多不同的值构建矩阵的元素,那么最好认识到您在这里计算的是双傅里叶变换,并且最好计算使用例如 FFT 来利用这一事实的双积分。m,namnm,n