Riemannova vsota in numerično računanje dol. int. (Derive)

Riemannova vsota in numerično računanje dol. int. (Derive)

Avtor: Aktivna matematika

Učni cilji: Gradivo na temo aproksimacije določenega integrala s pravokotniki s pomočjo programa Derive 6.

Postopek, 1. in 2. korak

1)Na voljo imamo datoteko  RIMAN.MTH  , kjer so zbrane funkcije, ki jih potrebujemo za izvedbo postopkov.
Funkcije predhodno naložimo kot  Utility datoteko  z ukazom
 (File/Load/Utility File): RIMAN.MTH 
2)Te funkcije so:
 PLOT_FUNCTION(u,a,b): 
funkcijo narišemo le na intervalu ,,
 RECTLEFT(u,a,b,n): 
funkcijo u na intervalu [,] razdeli na pravokotnikov z osnovnico in višino enako vrednosti funkcije v levi točki pravokotnika,
 RECTRIGHT(u,a,b,n): 
funkcijo na intervalu [,] razdeli na pravokotnikov z osnovnico in višino enako vrednosti funkcije v desni točki pravokotnika,
 RECTMID(u,a,b,n): 
funkcijo na intervalu [,] razdeli na pravokotnikov z osnovnico in višino enako vrednosti funkcije v srednji točki pravokotnika,
 LEFT_RIEMANN(u,x,a,b,n): 
izračuna ploščine pravokotnikov, kot jih je delil  RECTLEFT  ,
 RIGHT_RIEMANN(u,x,a,b,n): 
izračuna ploščine pravokotnikov, kot jih je delil  RECTRIGHT  ,
 MID_RIEMANN(u,x,a,b,n): 
izračuna ploščine pravokotnikov, kot jih je delil  RECTMID  .

Postopek, 3. in 4. korak

3)Naložimo datoteko z nastavitvami programa Derive.
 (File/Load/Utility File): RIMAN.INI 
4)Zaporedoma vnašamo ukaze, kot so navedeni v tekstu - delamo s funkcijo na intervalu [,]
a)Narišemo osnovno funkcijo.
 PLOT_FUNCTION(x+cos(x),0,4) 
 Plot 
 Algebra 
b)Narišemo delitev na leve pravokotnike ().
 RECTLEFT(x+cos(x),0,4,8) 
 Approximate 
 Plot 
c)Na sliki pokažemo napako, ki jo bomo potem izračunali. Pripravimo se za naslednji korak -
pobrišemo narisano sliko in se vrnemo v algebrsko okno:
 Edit/Delete All Plots 
d)Izračunamo pravo vrednost integrala.
 Calculus/Integrate/Simplify 
 approximate 
e)Izračunamo ploščino z levimi pravokotniki.
 LEFT_RIEMANN(x+cos(x),x,0,4,8) 
 Approximate 

Postopek, 5. - 8. korak

5)Ponovimo točko , tokrat z pravokotniki. Nato število prtavokotnikov povečujemo in računamo njihovo
ploščino (izpustimo risanje). Lahko pa s primerno povečavo pokažemo, kako se s povečevanjem števila pravokotnikov ti vedno bolj prilegajo funkciji.
6)Cel postopek lahko ponovimo tudi za desne in srednje pravokotnike.
7)Postopke ponovimo še za druge funkcije.
8)Na osnovi opisanih postopkov predlagamo način, kako računati določen integral

RIMAN.MTH


; definicija pravokotnika z oglisci (a,b), (a+m,b+n) kot
; seznama tock

RECT(a,b,m,n):=[[[a,b],[a,b+m]],[[a,b+m],[a+n,b+m]],
[[a+n,b+m],[a+n,b]]]

; funkcijo narisemo le na obmocju a,b

PLOT_FUNCTION(u,a,b):=IF(x>=a AND x<=b,u,?)

; definicija levih pravokotnikov

RECTLEFT(u,a,b,n):=VECTOR(RECT(a+j*(b-a)/n,0,
LIM(u,x,a+j*(b-a)/n),(b-a)/n),j,0,n-1)

; vsota ploscin levih pravokotnikov

LEFT_RIEMANN(u,a,b,n):=(b-a)/n*SUM(LIM(u,x,a+(b-a)*k/n),k,0,n-1)

; definicija desnih pravokotnikov

RECTRIGHT(u,a,b,n):=VECTOR(RECT(a+j*(b-a)/n,0,
LIM(u,x,a+(j+1)*(b-a)/n),(b-a)/n),j,0,n-1)

; vsota ploscin desnih pravokotnikov

RIGHT_RIEMANN(u,a,b,n):=(b-a)/n*SUM(LIM(u,x,a+(b-a)*k/n),k,1,n)

; definicija srednjih pravokotnikov

RECTMID(u,a,b,n):=VECTOR(RECT(a+j*(b-a)/n,0,
LIM(u,x,a+(j+0.5)*(b-a)/n),(b-a)/n),j,0,n-1)

; vsota ploscin srednjih pravokotnikov

MID_RIEMANN(u,a,b,n):=(b-a)/n*SUM(LIM(u,x,a+(b-a)*(k+0.5)/n),
k,0,n-1) 

RIEMAN.INI


*PRECISION*  |Exact|
*PRECISION-DIGITS*  6
*NOTATION*  |Rational|
*NOTATION-DIGITS*  6
*BRANCH*  |Principal|
*EXP-EXPD*  |Auto|
*LOG-EXPD*  |Auto|
*TRIG-EXPD*  |Auto|
*TRIG-POWER*  |Auto|
*ANGLE-MODE*  |Radian|
*VARIABLE-ORDER*  (\x \y \z)
*DEFAULT-DOMAIN*  (|Real| ((((1 INF) . -1) . T) (INF) . T))
*INPUT-BASE*  10
*OUTPUT-BASE*  10
*INPUT-MODE*  |Character|
*CASE-MODE*  |Insensitive|
*ARROW-KEY-MODE*  |LineEdit|
*DISPLAY-FORMAT*  |Normal|
*TIMES-OPERATOR*  |Dot|
*MUTE*  |No|
*INSERT-MODE*  NIL
*AUTO-SCALE*  |No|
*FOLLOW-MODE*  |Yes|
*PLOT-ACCURACY*  7
*COORDINATE-SYSTEM*  |Rectangular|
*PLOT-POINTS*  |Connected|
*POINT-SIZE*  |Large|
*ROWS/TICK*  4
*COLS/TICK*  8
*AUTO-COLOR*  |No|
*AXES-COLOR*  7
*CROSS-COLOR*  15
*TOP-COLOR*  15
*BOTTOM-COLOR*  7
*XGRIDS*  10
*YGRIDS*  10
*SAVE-LENGTH*  79
*PAGE-LINES*  66
*PAGE-COLUMNS*  80
*TOP-MARGIN*  0
*BOTTOM-MARGIN*  0
*LEFT-MARGIN*  8
*RIGHT-MARGIN*  3
*PRINT-ANNOTATIONS*  |Yes|
*PRINT-STYLE*  |Standard|
*PRINTER-TYPE*  |Plain|
*PRINT-ORIENTATION*  |Portrait|
*PRINT-SIZE*  |Large|
*PAPER-SIZE*  |Standard|
*PRINTER-INIT*  ||
*TIF-NAME*  |Derive|
*PRINT-BACKGROUND*  |White|
*PRINT-DEVICE*  PRN
*PCL-SMALL-FONT*  | (10U (s0p16.6h8.5v0s0b0T &l4.8C *p0x0Y|
*PCL-LARGE-FONT*  | (10U (s0p10h12v0s0b3T &l8D *p0x0Y|
*VIDEO-MODE*  18
*PREVIOUS-MODE*  3
*CHARACTER-SET*  |Extended|
*PREVIOUS-SET*  |Extended|
*FRAME-COLOR*  5
*OPTION-COLOR*  3
*PROMPT-COLOR*  2
*STATUS-COLOR*  7
*MENU-BACKGROUND*  0
*BORDER-COLOR*  0
*WORK-COLOR*  15
*WORK-BACKGROUND*  0 

0%
0%