Квадрату́рная фо́рмула Га́усса, квадратурная формула вида
∫abp(x)f(x)dx≈i=1∑ncif(xi),в которой узлы xi и веса ci подбираются так, чтобы формула была точна для функций
k=0∑2n−1akωk(x),где ωk(x) – заданные линейно независимые функции (пределы интегрирования могут быть и бесконечными). Квадратурные формулы Гаусса введены К. Ф. Гауссом (Gauss. 1866) для a=−1, b=1, p(x)≡1. Полученная им общая формула, точная для произвольного многочлена степени не выше 2n−1, имеет вид
∫−11f(x)dx=A1(n)f(x1)+A2(n)f(x2)+…+An(n)f(xn)+Rn,где xk – корни многочлена Лежандра Pn(x), а Ak(n) и Rn определяются по формулам
Ak(n)Rn=(1−xk2)[Pn′(xk)]22;=(2n+1)[(2n)!]322n+1[n!]4f(2n)(c),−1<c<1.Применяется в тех случаях, когда подынтегральная функция достаточно гладкая, а выигрыш в числе узлов крайне существен: например, если f(x) определяется из дорогостоящих экспериментов или при вычислении кратных интегралов как повторных. При практическом применении в таких случаях очень важен удачный подбор весовой функции p(x) и функций ωj(x).
Для широких классов p(x) и ωj(x) составлены таблицы узлов квадратурных формул Гаусса (Gauss. 1866), в частности в (Stroud. 1966) при p(x)≡1, ωj(x)=xj до n=512.
При p(x)≡1, ωj(x)=xj квадратурная формула Гаусса применяется в стандартных программах интегрирования с автоматическим выбором шага как метод вычисления интегралов по подотрезкам разбиения (Жилейкин. 1967).
Бахвалов Николай Сергеевич, Моторный Виталий Павлович. Первая публикация: Математическая энциклопедия под ред. И. М. Виноградова, 1977.