在線即時計算器 · 純前端本地秒算 · 零數據上傳

📚 Gauss Laguerre Quadrature Nodes Weights 計算機

專業免費的 Gauss Laguerre Quadrature Nodes Weights 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
n = 20, α = 3 20 nodes and weights for ∫0∞xαe-xf(x) dx
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

這個計算器能做什麼

本工具可計算 n 點廣義高斯-拉蓋爾求積(Gauss-Laguerre quadrature)的節點(橫座標)x_i 與權重 w_i。它屬於純數學的數值積分工具,在世界各地的運算結果都完全一致。此求積法則用來近似在半無窮區間 [0, ∞) 上、帶有權函數 x^{\alpha} e^{-x} 的積分:

\int_{0}^{\infty} x^{\alpha} e^{-x} f(x) dx ≈ \sum_{i=1}^{n} w_i f(x_i)

這些節點正是廣義拉蓋爾多項式 L_n^{(\alpha)}(x) 的正根;只要 f 是次數不超過 2n-1 的多項式,此法則就能給出精確值。

使用方式

先選定階數 n(取點個數,範圍 2 到 100),輸入指數參數 \alpha(任何大於 −1 的實數;經典高斯-拉蓋爾法則取 \alpha = 0),再選擇要顯示的有效位數。計算結果會依 x_i 由小到大列出每一個節點及其對應權重,並附上內建的自我驗算。

公式與計算方法

每個權重都有封閉形式:

w_i = ((\Gamma(n+\alpha+1)· x_i) ÷ (n!· ≤ft[(n+1)L_{n+1}^{(\alpha)}(x_i)\right]^2))

在實作上,我們採用數值上更穩定且等價的 Golub-Welsch 方法:建構對稱三對角的 Jacobi 矩陣,其對角元素 a_k = 2k+\alpha+1,非對角元素 b_k = √(k(k+\alpha))。該矩陣的特徵值即為節點,而每個權重等於 \mu_0 · (特徵向量第一個分量)^2,其中 \mu_0 = \Gamma(\alpha+1) 為零階矩。此法可避免大階乘造成的數值溢位。

範例演算

以 n = 2、\alpha = 0 為例:L_2^{(0)}(x) = (x^2-4x+2)/2,因此其根為 x = 2 ± √(2),可得 x_1 = 0.5857864、x_2 = 3.4142136。對應權重為 w_1 = (2+√(2))/4 = 0.8535534、w_2 = (2-√(2))/4 = 0.1464466。兩者相加恰為 1 = \Gamma(1),驗證結果無誤。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

\(\alpha\) 的作用是什麼?
它決定權函數中的 \(x^{\alpha}\);\(\alpha = 0\) 即標準高斯-拉蓋爾法則,而 \(\alpha > 0\) 會把權重往遠離原點的方向偏移。\(\alpha\) 必須大於 −1。
精確度如何?
n 點法則能對次數最高至 \(2n-1\) 的多項式給出精確結果;對於平滑函數,收斂速度相當快。
如何驗證輸出結果?
所有權重之和恆等於 \(\Gamma(\alpha+1)\),會以零階矩那一列顯示出來。