Реферат: Інтегральне числення
Замінимо задану криволiнiйну трапецію (рис. 2.1) ступінчатою фігурою, що складається з n прямокутників. Основи цих прямокутників однакові i дорівнюють , а висоти збігаються із значеннями в початкових точках частинних iнтервалiв. Площа ступінчатої фігури i буде наближеним значенням визначеного інтеграла:
(1)
Якщо висоти прямокутників є значення в кінцевих точках частинних iнтервалiв (рис. 2.2), то
(2)
Можна довести, що похибка наближеної формули зменшиться, якщо висотами прямокутників взяти значення функції в точках (середини відрізків , (рис. 2.3); тоді
(3)
Формули (1)-(3) називаються формулами прямокутників.
2. Формула трапецій . Замінимо криву f(х) не ступінчатою лiнiєю, як у попередньому випадку, а ламаною (рис. 2.3), сполучивши сусiднi точки (). Тоді площа криволiнiйної трапеції наближено дорівнюватиме сумі площ прямокутних трапецій, обмежених вверху вiдрiзками цієї ламаної.
рис. 2.3 рис. 2.4
Площа k -ї трапеції дорівнює , де і —
основи трапеції, а - = - її висота. Тому
(4)
Формула (4) називається формулою трапецій.
3. Формула Сiмпсона . Під час виведення формули трапеції криву, яка є графіком функцій у = f (х), замінювали ламаною лiнiєю. Щоб дістати точніший результат, замінимо цю криву іншою кривою, наприклад параболою.
Покажемо спочатку, що через три рiзнi точки , які не лежать на одній прямій, можна провести лише одну параболу .
Справді, підставляючи в рівняння параболи координати заданих точок, дістанемо систему рівнянь:
(5)
визначник якої
,
оскільки числа за умовою рiзнi. Отже, ця система має єдиний розв’язок, тобто коефiцiєнти a , b i c параболивизначаються однозначно.
Зокрема, розв’язуючи систему (5) для точок А (-h ; ), В (0; ), С (h ; ), дістанемо
рис. 2.5 рис. 2.6
Знайдемо площу S криволiнiйної трапеції, обмеженої параболою, яка проходить через точки А, В, С, і прямими х = -h, х = h,y =0 (рис. 2.5):
Розглянемо тепер криволiнiйну трапецію , обмежену кривою у = f (х) (рис. 2.6). Якщо через точки цієї кривої провести параболу , то за формулою (6)
(7)