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Kap. Y. Quadratur und Rektifikation von Kurven.
um so weniger von dem waliren Werte (3) der Fläche ab-
weicht, je kleiner die Streifenbreite b gewählt wird, d. b. daß
die Differenz 0 — F in möglichst hoher Ordnung mit b ver
schwindet. Es ist:
0 — 6 {(a + ß + y)f(x„) + b(ß + 2y)f’(xo)
+ b-\}ß f"{x 0 + #6) + 2 y/T(x 0 + 2 nm).
folglich nach (3):
(5) „ (« + ß + y - 2)f(x 0 ) + b(ß + 2? - 2)/> 0 )
+ mßf'^o + »*) + -vfX x o +2 r,b)~ (*. + 296)].
Also verschwindet 0— F mit b in mindestens dritter Ordnung,
wenn cc -j- ß -f y und ß -f- 2y gleich 2 sind. Da ferner f"(x Q -\- ffb),
f"(x 0 -\-2r]b) und f'(x 0 -{-26b) für limb = 0 den Grenzwert
f'(x 0 ) haben, verschwindet 0 — F mit b in mindestens vierter
Ordnung, wenn überdies jß -f 2y gleich ist. Aus diesen
drei Forderungen folgt a = -§-, ß = f und y — d. h. der
Wert (4) von 0 geht gerade in den Wert (2) über.
Die Simpsonsche Regel für die Summe der Flächen je
zweier aufeinanderfolgender Streifen gibt also gerade denjenigen
Näherungswert, dessen Abweichung von dem wahren Werte mit
der Streifenbreite in der höchsten, nämlich der vierten Ordnung
verschwindet. Wir werden in nächster Nummer sehen, daß
sie sogar in der fünften Ordnung verschwindet.
Wenn insbesondere der zweite Differentialquotient von f(x)
konstant, also f(x) eine ganze quadratische Funktion von x
ist, folgt aus (5), daß bei Annahme der für cc, ß, y gefundenen
Werte auch für endliches b die Differenz F—0 = 0 ist,
d. h. die Simpsonsche Regel ist insbesondere für die Fläche
einer Parabel
(6) y = konst. -f- konst. x -f- konst. x 2
völlig exakt. Hiermit kommen wir zur Erwähnung der dritten
und gebräuchlichsten Art der Ableitung der Simpsonschen
Regel. Sie besteht darin, daß man die Kurve für je zwei auf
einanderfolgende Streifen durch eine Parabel ersetzt, deren
Achse der y-Achse parallel läuft. Man kann nämlich die Kon
stanten in (6) so wählen, daß die Parabel durch drei vor
geschriebene Punkte geht.
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