计算定积分∫分

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华里士公式:所以 ∫(0→π/2) (sinx)^4 = 3/4 * 1/2 * π/2 = 3π / 16(sinx)^4周期是sinx的周期的一半,即T = π,并且函数值始终为正值.(这个可以直观感受,也可以降幂求周期(sinx)^4 = [3 - 4 cos(2x)+ cos(4x)]/8)所以所求积分是n=4的华里士积分的4倍.&∫(0→2π) (sinx)4 dx = 4 *&&∫(0→π/2) (sinx)4&dx =&3π / 459如何用matlab计算定积分
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59如何用matlab计算定积分
用matlab计算积分;4.1积分的有关理论;定积分:积分是微分的无限和,函数f(x)在区间[;I=∫f(x)dx=;max(?xi)→0;lim;∑f(ξ)?x;i=1;其中;a=x0&x1&?&xn=b,;于[a,b]上非负函数f(x),记分值I是曲线y;微积分基本定理(Newton-Leibniz公式;F'(x)=f(x),x∈[a,
用matlab计算积分4.1积分的有关理论定积分:积分是微分的无限和,函数f(x)在区间[a,b]上的积分定义为I=∫f(x)dx=abmax(?xi)→0lim∑f(ξ)?xii=1ni 其中a=x0&x1&?&xn=b,?xi=xi?xi?1,ξi∈(xi?1,xi),i=1,2,?,n.从几何意义上说,对于[a,b]上非负函数f(x),记分值I是曲线y=f(x)与直线x=a,x=b及x轴所围的曲边梯形的面积。有界连续(或几何处处连续)函数的积分总是存在的。微积分基本定理(Newton-Leibniz公式):f(x)在[a,b]上连续,且F'(x)=f(x),x∈[a,b],则有∫baf(x)dx=F(b)?F(a) 这个公式表明导数与积分是一对互逆运算,它也提供了求积分的解析方法:为了求f(x)的定积分,需要找到一个函数F(x),使F(x)的导数正好是f(x),我们称F(x)是f(x)的原函数或不定积分。不定积分的求法有学多数学技巧,常用的有换元积分和分部积分法。从理论上讲,可积函数的原函数总是存在的,但很多被积函数的原函数不能用初等函数表示,也就是说这些积分不能用解析方法求解,需用数值积分法解决。在应用问题中,常常是利用微分进行分析,而问题最终归结为微分的和(即积分)。一些更复杂的问题是含微分的方程,不能直接积分求解。多元函数的积分称为多重积分。二重积分的定义为∫∫f(x,y)dxdy=Gmax(?xi2+?yi2)→0lim∑∑f(ξ,ηiijj)?xi?yj 当f(x,y)非负时,积分值表示曲顶柱体的体积。二重积分的计算主要是转换为两次单积分来解决,无论是解析方法还是数值方法,如何实现这种转换,是解决问题的关键。4.2积分的数值方法梯形法:将[a,b]划分为若干小区间ba=x0&x1&?&xn=b,.则nxiI=∫f(x)dx=∑∫ai=1xi?1f(x)dx 在每一小区间[xi?1,xi]上f(x)近似为一直线,用弦代替,有∫xixi?1f(x)dx≈xi?xi?1(f(xi?1)+f(xi))2从而I≈∑i=1nxi?xi?1(f(xi?1)+f(xi))2h=b?a,xi=a+ihn,称为梯形公式。通常将区间[a,b]n等分,f(b)+f(a)n?1+∑f(xi?1))I≈Tn=h(2i=1可以证明,当n→∞时由上述公式给出的梯形法是收敛的。重积分:重积分的数值计算可通过若干次单积分的组合实现,如对于二重积分I=∫∫f(x,y)dxdyG 先化为二次计分I=∫dx∫abd(x)c(x)f(x,y)dy 利用梯形法,先将[a,b]区间m等分,公式可得hx=b?a,xi=a+ihx,i=0,1,?,m.m利用梯形积分m?1d(xi)1I≈hx((G(a)+G(b))+∑G(xi)),G(xi)=∫f(xi,y)dy.c(xi)2i=1再将[c(xi),d(xi)]区间n等分,hy(i)=d(xi)?c(xi),yij=a+jhy(i),j=0,1,?,n.n利用梯形积分公式可得n?11G(xi)≈hy(i)((f(xi,c(xi))+f(xi,d(xi)))+∑f(xi,yij)).2j=1 4.3积分的MATLAB命令MATLAB中主要用int进行符号积分,用trapz,dblquad,quad,quad8等进行数值积分。
R=int(s,v)
%对符号表达式s中指定的符号变量v计算不定积分.表达式R只是表达式函数s的一个原函数,后面没有带任意常数C.R=int(s)
%对符号表达式s中确定的符号变量计算计算不定积分. R=int(s,a,b)
%符号表达式s的定积分,a,b分别为积分的上、下限R=int(s,x,a,b) %符号表达式s关于变量x的定积分,a,b分别为积分的上、下限 trapz(x,y) 梯形积分法,x时表示积分区间的离散化向量,y是与x同维数的向量,表示被积函数,z返回积分值。fblquad(‘fun’,a,b,c,d)
矩形区域二重数值积分,fun表示被积函数的M函数名,a,b分别为x的上、下限,c,d分别为y的上、下限.可以用help int, help trapz, help quad等查阅有关这些命令的详细信息 例1
用符号积分命令int计算积分MATLAB代码为:&& &&int(x^2*sin(x))2x∫sinxdx.结果为ans =-x^2*cos(x)+2*cos(x)+2*x*sin(x)如果用微分命令diff验证积分正确性,MATLAB代码为: &&&&diff(-x^2*cos(x)+2*cos(x)+2*x*sin(x))结果为ans =x^2*sin(x)例2
计算数值积分∫2?2x4dx.2先用梯形积分法命令trapz计算积分∫?2x4dx,MATLAB代码为:&& x=-2:0.1:2; y=x.^4;
%积分步长为0.1 &&trapz(x,y)结果为ans = 12.853364=12.8xdx∫5?2实际上,积分的精确值为。如果取积分步长为0.01, MATLAB代码为:24&& x=-2:0.01:2; y=x.^4;
%积分步长为0.01&&trapz(x,y)结果为ans =12.8005可用不同的步长进行计算,考虑步长和精度之间的关系。一般说来,trapz是最基本的数值积分方法,精度低,适用于数值函数和光滑性不好的函数.如果用符号积分法命令int计算积分输入MATLAB代码为:&& &&int(x^4,x,-2,2) 结果为ans =64/52∫2?2x4dx,例3
计算数值积分x+y2≤1∫∫(1+x+y)dxdy,可将此二重积分转化为累次积分x2+y2≤1∫∫(1+x+y)dxdy=∫∫11?x2?1??x2(1+x+y)dy 输入MATLAB代码为: &&&&iy=int(1+x+y,y,-sqrt(1-x^2),sqrt(1-x^2)); &&int(iy,x,-1,1) 结果为ans =pix2I=∫exp(sinx?dx?∞50。
例4(广义积分) 计算广义积分+∞输入MATLAB代码为:&&&&y=int(exp(sin(x)-x^2/50),-inf,inf); &&vpa(y,10) 结果为15.。包含各类专业文献、专业论文、生活休闲娱乐、中学教育、应用写作文书、高等教育、59如何用matlab计算定积分等内容。
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>>>利用定积分定义计算。-高二数学-魔方格
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解:(1)分割:;(2)求和:(因为x3连续,所以ξi可随意取而不影响极限,故我们此处将ξi,取为[xi,xi+1]的右端点也无妨);(3)取极限: 此处用到了求和公式13+23+…+n3=(1+2+…+n)2=,因此。
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据魔方格专家权威分析,试题“利用定积分定义计算。-高二数学-魔方格”主要考查你对&&定积分的概念及几何意义&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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因为篇幅有限,只列出部分考点,详细请访问。
定积分的概念及几何意义
定积分的定义:
设函数f(x)在[a,b]上有界(通常指有最大值和最小值),在a与b之间任意插入n-1个分点,,将区间[a,b]分成n个小区间(i=1,2,…,n),记每个小区间的长度为(i=1,2,…,n),在上任取一点ξi,作函数值f(ξi)与小区间长度的乘积f(ξi)&(i=1,2,…,n),并求和,记λ=max{△xi;i=1,2,…,n },如果当λ→0时,和s总是趋向于一个定值,则该定值便称为函数f(x)在[a,b]上的定积分,记为,即,其中,&称为函数f(x)在区间[a,b]的积分和。
定积分的几何意义:
定积分在几何上,当f(x)≥0时,表示由曲线y=f(x)、直线x=a、直线x=b与x轴所围成的曲边梯形的面积;当f(x)≤0时,表示由曲线y=f(x)、直线x=a、直线x=b与x轴所围成的曲边梯形的面积的负值;一般情况下,表示介于曲线y=f(x)、两条直线x=a、x=b与x轴之间的个部分面积的代数和。 定积分的性质:
(1)(k为常数); (2); (3)(其中a<c<b)。 &定积分特别提醒:
①定积分不是一个表达式,而是一个常数,它只与被积函数及积分区间有关,而与积分变量的记法无关,例如:&②定义中区间的分法和ξ的取法是任意的,
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