函數的左端點近似計算器

使用左端點法逐步近似計算(由函數給定的)積分

使用左端點(左黎曼和)近似定積分的線上計算器,並顯示步驟。

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使用左端點近似法,利用 $$$n = 5$$$ 近似計算積分 $$$\int\limits_{0}^{4} \sqrt{\cos^{4}{\left(x \right)} + 2}\, dx$$$

解答

左黎曼和(亦稱為左端點近似)使用子區間的左端點來計算近似矩形的高度:

$$$\int\limits_{a}^{b} f{\left(x \right)}\, dx\approx \Delta x \left(f{\left(x_{0} \right)} + f{\left(x_{1} \right)} + f{\left(x_{2} \right)}+\dots+f{\left(x_{n-2} \right)} + f{\left(x_{n-1} \right)}\right)$$$

其中 $$$\Delta x = \frac{b - a}{n}$$$

我們有 $$$f{\left(x \right)} = \sqrt{\cos^{4}{\left(x \right)} + 2}$$$, $$$a = 0$$$$$$b = 4$$$$$$n = 5$$$

因此,$$$\Delta x = \frac{4 - 0}{5} = \frac{4}{5}$$$

將區間 $$$\left[0, 4\right]$$$ 劃分為 $$$n = 5$$$ 個長度為 $$$\Delta x = \frac{4}{5}$$$ 的子區間,其端點如下:$$$a = 0$$$, $$$\frac{4}{5}$$$, $$$\frac{8}{5}$$$, $$$\frac{12}{5}$$$, $$$\frac{16}{5}$$$, $$$4 = b$$$

現在,只需在每個子區間的左端點處求函數值。

$$$f{\left(x_{0} \right)} = f{\left(0 \right)} = \sqrt{3}\approx 1.732050807568877$$$

$$$f{\left(x_{1} \right)} = f{\left(\frac{4}{5} \right)} = \sqrt{\cos^{4}{\left(\frac{4}{5} \right)} + 2}\approx 1.495196773630485$$$

$$$f{\left(x_{2} \right)} = f{\left(\frac{8}{5} \right)} = \sqrt{\cos^{4}{\left(\frac{8}{5} \right)} + 2}\approx 1.414213819387789$$$

$$$f{\left(x_{3} \right)} = f{\left(\frac{12}{5} \right)} = \sqrt{\cos^{4}{\left(\frac{12}{5} \right)} + 2}\approx 1.515144715776502$$$

$$$f{\left(x_{4} \right)} = f{\left(\frac{16}{5} \right)} = \sqrt{\cos^{4}{\left(\frac{16}{5} \right)} + 2}\approx 1.730085700215823$$$

最後,只需將上述值相加並乘以 $$$\Delta x = \frac{4}{5}$$$$$$\frac{4}{5} \left(1.732050807568877 + 1.495196773630485 + 1.414213819387789 + 1.515144715776502 + 1.730085700215823\right) = 6.309353453263581$$$

答案

$$$\int\limits_{0}^{4} \sqrt{\cos^{4}{\left(x \right)} + 2}\, dx\approx 6.309353453263581$$$A


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