在線即時計算器 · 純前端本地秒算 · 零數據上傳

🛠️ 辛普森積分計算器

專業免費的 辛普森積分計算器。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)
3.141592653589 Simpson's rule estimate at n = 64
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...

辛普森積分計算器是什麼?

這個工具運用「複合辛普森法則」(Composite Simpson's Rule),以數值方法近似計算函數 f(x) 在區間 [a, b] 上的定積分。它屬於純數學運算,放諸四海皆準,沒有地區或國家的限制。計算器會不斷將子區間數加倍(2、4、8、16……一直到你設定的上限 N)來逐步修正估計值,讓你親眼看著結果一步步收斂。

使用方法

請以 x 為變數輸入你的函數(例如 4/(1+x^2) 或 sin(x)),設定下限 a 與上限 b,再選擇子區間數的最大值 N。你也可以指定要顯示幾位有效數字。無論是積分上下限或函數本身,都接受 pi、e 等常數,以及 sin、cos、tan、exp、ln、log10、sqrt、abs 等函數。

公式說明

當 [a, b] 上的子區間數 n 為偶數時,步長為 h = (b - a) / n。以節點 x_i = a + i· h 計算,辛普森法則會把兩端點的權重設為 1、內部奇數索引節點設為 4、內部偶數索引節點設為 2,最後再把總和乘上 h/3。

\int_{a}^{b} f(x) dx ≈ ((h) ÷ (3))≤ft[ f(x_0) + 4\sum_{i odd} f(x_i) + 2\sum_{i even} f(x_i) + f(x_N) \right]
where ≤ft{ \begin{aligned} h &= \dfrac{b - a}{N} \\ x_i &= a + i h \end{aligned} \right.
此方法的誤差為 O(h^4),對於三次以下(含三次)的多項式可得到精確結果。

實例演算

以 f(x) = 4/(1+x^2)、a = 0、b = 1、n = 4 為例。此時 h = 0.25,各節點值依序為 4.000000、3.764706、3.200000、2.560000、2.000000。套用辛普森法則:

S = ((0.25) ÷ (3))·≤ft[4 + 4·(3.764706 + 2.560000) + 2· 3.200000 + 2\right] = 3.141569
當 N = 64 時,估計值便收斂至 π ≈ 3.14159265358979。

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)

為什麼 \(n\) 一定要是偶數?
辛普森法則會把相鄰的兩個子區間配成一組,用一條拋物線穿過三個點,因此子區間數必須是偶數。本計算器使用的是 2 的次方,必然都是偶數。
如果 \(b\) 小於 \(a\) 怎麼辦?
結果只會是 \([b, a]\) 上積分值的負數;公式能正確處理負的步長,無須擔心。
遇到奇異點(不連續或無定義)怎麼辦?
若 \(f(x)\) 在某個節點上無定義(例如除以零、取非正數的對數、對負數開根號),結果就會失去可靠性。此時計算器會直接回報錯誤訊息,而不是給你一個誤導性的數字。