Aproksimacija določenega integrala s sredinskimi pravok. (Derive)

Aproksimacija določenega integrala s sredinskimi pravok. (Derive)

Avtor: Aktivna matematika

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

Uvod

Zanima nas, kako je povezana vrednost določenega integrala navedenih funkcij z vsoto ploščin pravokotnikov, ki jih dobimo na naslednji način.

  • Interval [, ] razdelimo na delov. Vsak del predstavlja osnovnico pravokotnika.
  • Za višino vsakega pravokotnika vzamemo funkcijsko vrednost na sredini pravokotnika.
  • Seštejemo vsote ploščin tako dobljenih pravokotnikov.

Postopek

V datoteki  RIMAN.MTH  so zbrane funkcije, ki jih potrebujemo za izvedbo postopkov. Zato Derive naloži z ukazom

 (File/Load/Utility File):RIMAN.MTH 

Takoj nato naloži še datoteko z nastavitvami

 (File/Load/Utility File):RIMAN.INI 



Sedaj Derive pozna še naslednje funkcije.

 PLOT_FUNCTION(u,a,b) 
funkcijo narišemo le na intervalu ,,
 RECTMID(u,a,b,n) 
funkcijo na intervalu [,] razdeli na pravokotnikov z osnovnico in višino enako vrednosti funkcije na sredini pravokotnika,
 MID_RIEMANN(u,x,a,b,n) 
izračuna ploščine pravokotnikov, kot jih je delil  RECTMID  .

1. primer

Oglejmo si, kako bi obravnavali funkcijo na intervalu [,].

a)Narišemo osnovno funkcijo.
 PLOT_FUNCTION(x+cos(x),0,4) 
 Plot  
b)Narišemo delitev na sredinskih pravokotnikov.
  RECTMID(x+cos(x),0,4,8) 
 Approximate 
 Plot  
c)Opazujemo, kje s pravokotniki naredimo "presežek" in kje "manjko". 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 s sredinskimi pravokotniki.
 MID_RIEMANN(x+cos(x),0,4,8) 
 Approximate 
f)Primerjamo rezultata dobljena z integracijo in s pomočjo ploščine.
g)Ponovimo korake, tokrat z pravokotniki, nato stopnjujemo z večjim številom pravokotnikov,
le da izpustimo risanje (naredimo le , , ).

(slika1.png)

(slika2.png)

(slika3.png)

2. primer

Ponovi postopek za določeni integral funkcije na intervalu [,].

Spodaj vidiš sliko funkcije skupaj s sredinskimi pravokotniki. Glede na navodila na zaslonu prikaži enako sliko. Na listih označi področja, ki predstavljajo napako. Posebej označi območja, kjer so pravokotniki "preveliki" in kjer so "premajhni".

(slika4.png)

1. naloga

Ponovi postopek za naslednji določen integral.

Izpolni tabelo. Uporabi natančnost na mest. V ta namen vtipkaj

(slika5.png)
 Simplify/Approximate/Approximate := 10 



nPRAVOKOTNIKINAPAKA
2
20
200
2000

2. naloga

Uporabi funkcijo

na intervalu [,]. Izpolni tabelo. Kot računalo uporabi Derive.

nPRAVOKOTNIKINAPAKA
2
20
200
2000

3. naloga

Ponovi postopek za naslednji določen integral in izpolni tabelo.

nPRAVOKOTNIKINAPAKA
2
20
200
2000

4. naloga

Ponovi postopek za naslednji določen integral in izpolni tabelo.

nPRAVOKOTNIKINAPAKA
2
20
200
2000

5. naloga

Ponovi postopek za naslednji določen integral in izpolni tabelo.

nPRAVOKOTNIKINAPAKA
2
20
200
2000

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)
 

RIMAN.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%