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第2368题:矩形法



当被积函数的原函数难以用初等函数表示时,如 ex2dx\int \mathrm{e}^{-x^2}dx ,无法直接使用牛顿 - 莱布尼茨公式计算,可采用近似计算方法得到大致结果. 定积分的近似计算有矩形法、梯形法、抛物线法.

 

定积分 abf(x)dx\int_{a}^{b} f(x) dx 的几何意义是曲线 y=f(x)y = f(x)x x 轴在区间 [a,b][a, b] 之间所围成的曲边梯形的面积。

 

矩形法的核心思想是"以直代曲",即将曲边梯形分割成若干个小矩形,然后用小矩形来近似代替这些小曲边梯形。

 

设有函数 y=y(x)y=y(x) ,近似计算 aby(x)dx\int_a^b y(x)dx .


分三步计算,第一步将区间 [a,b][a,b] 分成间隔相等的 nn 段,第二步计算每段步长 h=(ba)/nh=(b-a)/n ,第三步计算每个小矩形(左矩形,起点为 xi=ihx_i=ih ,高为 yi=y(xi)y_i=y(x_i) ,宽为 hh )的面积之和.

 

矩形法的计算公式为

 

aby(x)dx\int_a^b y(x)dx =h(y0+y1++yn1)=h(y_0+y_1+\cdots+y_{n-1}) +Rn+R_n


h(y0+y1++yn1)\approx h(y_0+y_1+\cdots+y_{n-1})

 

其中 Rn=(ba)22ny(ξ)R_n=\dfrac{(b-a)^2}{2n} y'(\xi) (aξb)(a \leqslant \xi \leqslant b )

 

定积分 01x2dx\int_0^1 x^2 dx 的精确值为 130.333\dfrac{1}{3} \approx 0.333 ,按以上方法将积分区间分为5段计算近似值得到


分割点ii

0

1

2

3

4

5

xix_i

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

yiy_i

0

0.04

0.16

0.36

0.64

1

 

则用左矩形法得到的结果约为( ).

 

A. 0.24

 

B. 0.34

 

C. 0.44

 

D. 0.33

 

 

 


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