王培杰 发表于 2014-3-21 22:42:03

chuxf 发表于 2014-3-21 21:28
把递推公式改为

fun(i)=((2*i-1)*x*fun(i-1)-(i-1)*fun(i-2))/i

终于成功了!谢谢@chuxf,帮我解决了很多问题。第二次编程终于完成了高斯勒让德积分法。一下是最后的完整代码,欢迎大家批评指正。
原理:高斯积分法 http://zh.wikipedia.org/wiki/高斯求积


实例:这里求sinx在(0,π/2)内的积分,结果应为1

程序如下:
!高斯勒让德积分法
module first
    implicit none
    real,parameter::zero=1E-15
    integer,parameter::n=7
    contains
      real*8 function bisect(a,b)             !二分法精确求取勒让德多项式零点
      implicit none
      real*8::a,b,c,fa,fb,fc
      bisect=0d0
      do
            c=(a+b)/2d0
            fa=func(a)
            fb=func(b)
            fc=func(c)
            if(fa*fc<0)then
                b=c
            else
                a=c
            end if
            if((b-a)<zero)exit
      end do
      bisect=c
      end function

      real*8 function func(x)               !求勒让德多项式的值
      implicit none
      real*8::x
      integer::i
      real*8::fun(n)
      fun(1)=x
      fun(2)=1.5*x*x-0.5
      do i=3,n
            fun(i)=((2*i-1)*x*fun(i-1)-(i-1)*fun(i-2))/i
      enddo
      func=fun(n)
      return
      end function
      
      real*8 function func1(x)                !求勒让德多项式的第n-1项值(不知道能不能并入上一个函数)
      implicit none
      real*8::x
      integer::i
      real*8::fun(n)
      fun(1)=x
      fun(2)=1.5*x*x-0.5
      do i=3,n
            fun(i)=((2*i-1)*x*fun(i-1)-(i-1)*fun(i-2))/i
      enddo
      func1=fun(n-1)
      return
      end function
      
      real*8 function fx(x)                   !被积函数f=sinx,(a,b)是积分区间,这里是(0,PI/2)
      implicit none
      real*8::x,y,a,b
      a=0
      b=1.57079632
      y=(a+b)/2+((b-a)/2)*x
      fx=sin(y)
      end function
end modulefirst

module second
use first
    implicit none
    contains
    subroutine fn0(fn)                        !对分法求勒让德多项式零点
      implicit none
      integer::i,j
      real*8 :: fn(:)
      real*8,allocatable :: k(:)
      real*8::p,q,m
      m=-1.0001_8
      j=1
      allocate(k(size(fn)))
      k=0.0_8
      do i=1,1999
            p=func(m)
            q=func(m+0.001_8)
            if(p*q<zero)then
                write(*,*)'j=',j,'m=',m
                k(j)=m
                j=j+1
            endif
            m=m+0.001_8
      end do
      do i=1,j
            fn(i)=bisect(k(i),k(i)+0.001_8)   !调用二分法精确求解
      end do
    end subroutine
end module second
   
   

program GSLD                                    !高斯勒让德积分法
use first
use second
implicit none
integer::i
real*8::answer
real*8::pnn(n),ak(n),fn(n+1)
answer=0.0
call fn0(fn)
do i=1,n
    pnn(i)=(n*(func1(fn(i))-fn(i)*func(fn(i))))/(1-fn(i)**2d0)!求Pn的倒数
    ak(i)=2.0/n/func1(fn(i))/pnn(i)             !求Ak
    answer=answer+ak(i)*fx(fn(i))               !累加求和
    write(*,*)i,fn(i),ak(i)
end do
write(*,*)'answer=',answer*1.57079632/2
pause
endprogram GSLD




输出结果如图


aliouying 发表于 2014-3-27 21:31:32

明天我测试下我程序中的勒让德高斯积分是否精度足够

fcode 发表于 2014-3-27 21:38:34

楼上赶着审核资料还来论坛,敬业精神可歌可泣

pasuka 发表于 2014-3-27 21:49:47

王培杰 发表于 2014-3-21 22:42
终于成功了!谢谢@chuxf,帮我解决了很多问题。第二次编程终于完成了高斯勒让德积分法。一下是最后的完整 ...

lz可以尝试把多项式阶次提升到50以上,若不采用计算特征值的办法,计算出来的积分点和权系数是不正确的

楚香饭 发表于 2014-3-27 21:58:33

pasuka 发表于 2014-3-27 21:49
lz可以尝试把多项式阶次提升到50以上,若不采用计算特征值的办法,计算出来的积分点和权系数是不正确的 ...

从算法角度上来说,楼主的代码确实有局限性。pasuka 的算法更合理。

根据楼主的代码看,貌似只是学习。
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查看完整版本: 求勒让德多项式的零点,调试失败,求解哪里错了