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🛠️ Tanh-Sinh 求積法節點與權重計算器

專業免費的 Tanh-Sinh 求積法節點與權重計算器。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)
10 node/weight pairs (order n = 20)
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...

這個計算器的功能

Tanh-Sinh 求積節點與權重計算器會在標準區間 [-1, 1] 上,產生 Tanh-Sinh(又稱雙指數,DE)積分法所需的橫座標(節點)x_i 與對應的權重 w_i。取得這些數對之後,你就能把任意定積分化為一個簡單的加權和:f(x) 在 [-1, 1] 上的積分,近似等於所有 w_i 乘以 f(x_i) 的總和。

方法與公式

Tanh-Sinh 求積法採用變數變換 x = \tanh\!≤ft(\tfrac{π}{2}\sinh t\right),把整條實數線 t 映射到開區間 (-1, 1)。變換後的被積函數會以雙指數速度衰減,因此最普通的梯形法則也能以驚人的速度收斂。把 t 截斷到 [-t_a, t_a],再取 n 個等距取樣點、步長 h = 2 t_a / (n - 1),則每個點的座標為 t_i = -t_a + (i - 1) h、節點 x_i = \tanh\!≤ft(\tfrac{π}{2}\sinh t_i\right),權重則為 w_i = h \tfrac{π}{2}\cosh t_i 除以 cosh 的平方(\tfrac{π}{2}\sinh t_i)。

x_i = \tanh\!≤ft(\tfrac{π}{2}\sinh t_i\right), \qquad w_i = ((h \tfrac{π}{2}\cosh t_i) ÷ (\cosh^{2}\!≤ft(\tfrac{π}{2}\sinh t_i\right)))

使用方式

先選定階數 n(梯形取樣點的數量),再決定 t_a 要依你設定的精度自動推算,還是手動輸入,最後選擇要顯示幾位有效數字。在自動模式下,半寬度為 t_a = round\!≤ft[(digits + 1)^{0.46}, 1\right];以 22 位為例,會得到文件中記載的預設值 t_a = 4.2。「僅半側」選項會利用對稱性 x_{-i} = -x_i、w_{-i} = w_i,只回傳非負的一側;「全部」則會列出從接近 -1 到接近 +1 的每一個節點。

範例演算

當 n = 3、手動設 t_a = 4,並選擇「全部」時:h = 8 / 2 = 4。三個 t 值分別為 -4、0、4。在 t = 0 時,x = \tanh(0) = 0,

w = \tfrac{π}{2} h = 1.5707963 × 4 = 6.2831853.
在 t = ± 4 時,\tfrac{π}{2}\sinh(4) 這個引數極大,因此 x 飽和趨近 ± 1,權重則因下溢而幾乎變成 0。當 n 較大且搭配適當的 t_a 時,權重總和會逼近 2,正好是 f = 1 在 [-1, 1] 上的精確積分值。

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)

為什麼兩端的權重幾乎為零?
雙指數衰減會使 cosh 的平方(\(\tfrac{\pi}{2}\sinh t\))在邊緣附近趨於溢位,因此那些權重會消失——而這正是這套方法如此精確的原因。
這裡的「階數 n」是什麼意思?
它指的是在 \([-t_a, t_a]\) 上等距取的梯形取樣點數量;點數越多並搭配合適的 \(t_a\),精度就越高。
我能在一般區間 [a, b] 上積分嗎?
可以——只要重新縮放:代入 \(x = \tfrac{b - a}{2} x_i + \tfrac{a + b}{2}\),並把每個權重乘上 \(\tfrac{b - a}{2}\) 即可。