13 svar
400 visningar
lamayo behöver inte mer hjälp
lamayo 2570
Postad: 7 jan 2019 19:29

approximera integralen

Approximera 01/2sinxxdx.

Jag tänkte använda trapetsregeln men insåg att jag inte kom så långt med det. 

Det blir då 0,5×f(a)+f(b)2, men f(a) är odefinerat. 

Hur kan jag göra detta?

Tacksam för hjälp!

AlvinB 4014
Postad: 7 jan 2019 19:41

Ett alternativ (med tanke på dina andra trådar) är att Maclaurinutveckla funktionen:

fx=sin(x)xf\left(x\right)=\dfrac{\sin(x)}{x}

Med hjälp av den går det att få fram en Maclaurinutveckling för en primitiv funktion, vilket hjälper för att beräkna integralen.

Laguna Online 30484
Postad: 7 jan 2019 22:02

f(0) är visserligen odefinierat som det står, men f(x) har ett gränsvärde när x går mot noll. 

lamayo 2570
Postad: 8 jan 2019 06:28
AlvinB skrev:

Ett alternativ (med tanke på dina andra trådar) är att Maclaurinutveckla funktionen:

fx=sin(x)xf\left(x\right)=\dfrac{\sin(x)}{x}

Med hjälp av den går det att få fram en Maclaurinutveckling för en primitiv funktion, vilket hjälper för att beräkna integralen.

 När jag utvecklade till ordning två fick jag f(x)=x-cosε×x36/x=x-cos(ε)x36x=xx(1-cosεx2)6=1-cos(ε)x26. Hur menade du att jag kunde göra nu?

lamayo 2570
Postad: 8 jan 2019 06:35
Laguna skrev:

f(0) är visserligen odefinierat som det står, men f(x) har ett gränsvärde när x går mot noll. 

 Aha okej så jag kan beräkna limx->0sinxx och limx->1/2sinxx

limx->0sinxx=1 och limx->1/2sinxx=2sin(1/2)

0,5×1+2sin1/220,25

AlvinB 4014
Postad: 8 jan 2019 08:56
lamayo skrev:
AlvinB skrev:

Ett alternativ (med tanke på dina andra trådar) är att Maclaurinutveckla funktionen:

fx=sin(x)xf\left(x\right)=\dfrac{\sin(x)}{x}

Med hjälp av den går det att få fram en Maclaurinutveckling för en primitiv funktion, vilket hjälper för att beräkna integralen.

 När jag utvecklade till ordning två fick jag f(x)=x-cosε×x36/x=x-cos(ε)x36x=xx(1-cosεx2)6=1-cos(ε)x26. Hur menade du att jag kunde göra nu?

 Jag menade att du skulle utgå från Maclaurinserien för sinus:

sinx=n=0(-1)n(2n+1)!x2n+1\displaystyle\sin\left(x\right)=\sum_{n=0}^{\infty}\frac{(-1)^n}{(2n+1)!}x^{2n+1}

och dividera båda led med xx:

sin(x)x=n=0(-1)n(2n+1)!x2n\displaystyle\frac{\sin(x)}{x}=\sum_{n=0}^{\infty}\frac{(-1)^n}{(2n+1)!}x^{2n}

Kan du nu ta fram en primitiv funktion till sin(x)x\frac{\sin(x)}{x}?

parveln 703 – Fd. Medlem
Postad: 8 jan 2019 08:58

Kommer den här övningen från någon bok? Har för mig att jag sett den i "Övningar till analys i en variabel". Isåfall låg den i kapitlet om taylorutvecklingar och det finns några exempel i huvudboken om hur man räknar detta.

 

Problemet med att använda trapetsregeln är att du inte vet hur stort felet blir.

lamayo 2570
Postad: 8 jan 2019 10:53
AlvinB skrev:
lamayo skrev:
AlvinB skrev:

Ett alternativ (med tanke på dina andra trådar) är att Maclaurinutveckla funktionen:

fx=sin(x)xf\left(x\right)=\dfrac{\sin(x)}{x}

Med hjälp av den går det att få fram en Maclaurinutveckling för en primitiv funktion, vilket hjälper för att beräkna integralen.

 När jag utvecklade till ordning två fick jag f(x)=x-cosε×x36/x=x-cos(ε)x36x=xx(1-cosεx2)6=1-cos(ε)x26. Hur menade du att jag kunde göra nu?

 Jag menade att du skulle utgå från Maclaurinserien för sinus:

sinx=n=0(-1)n(2n+1)!x2n+1\displaystyle\sin\left(x\right)=\sum_{n=0}^{\infty}\frac{(-1)^n}{(2n+1)!}x^{2n+1}

och dividera båda led med xx:

sin(x)x=n=0(-1)n(2n+1)!x2n\displaystyle\frac{\sin(x)}{x}=\sum_{n=0}^{\infty}\frac{(-1)^n}{(2n+1)!}x^{2n}

Kan du nu ta fram en primitiv funktion till sin(x)x\frac{\sin(x)}{x}?

 Aha, då är jag med blir det då 01/2sinxx0,5?

lamayo 2570
Postad: 8 jan 2019 10:54
parveln skrev:

Kommer den här övningen från någon bok? Har för mig att jag sett den i "Övningar till analys i en variabel". Isåfall låg den i kapitlet om taylorutvecklingar och det finns några exempel i huvudboken om hur man räknar detta.

 

Problemet med att använda trapetsregeln är att du inte vet hur stort felet blir.

 Okej, hittade den här https://www.math.kth.se/math/GRU/2009.2010/SF1625/CMIEL/EXTRA/Taylorsuppg.pdf

AlvinB 4014
Postad: 8 jan 2019 10:59
lamayo skrev:
AlvinB skrev:
[...]

 Aha, då är jag med blir det då 01/2sinxx0,5?

 Ja, det blir ju ungefär där (integralens värde är 0,493107\approx0,493107)

Med en Maclaurinserie kan du ju få godtycklig precision på värdet eftersom Lagranges restterm säger dig hur stort felet är.

lamayo 2570
Postad: 8 jan 2019 11:06
AlvinB skrev:
lamayo skrev:
AlvinB skrev:
[...]

 Aha, då är jag med blir det då 01/2sinxx0,5?

 Ja, det blir ju ungefär där (integralens värde är 0,493107\approx0,493107)

Med en Maclaurinserie kan du ju få godtycklig precision på värdet eftersom Lagranges restterm säger dig hur stort felet är.

 Okej, Tack så mycket!

Albiki 5096 – Fd. Medlem
Postad: 8 jan 2019 13:09

Hej!

Om

    f(x)=0xsinttdt ,  x>0\displaystyle f(x) = \int_0^x\frac{\sin t}{t}\,dt \ , \quad x>0

så kan man använda flera Taylorutvecklingar för att approximera f(1/2)f(1/2).

    f(1/2)=f(1/4)+1/4f'(1/4)+...f(1/2) = f(1/4) + 1/4f'(1/4)+...

och

    f(1/4)=f(1/8)+1/8f'(1/8)+...f(1/4) = f(1/8) + 1/8f'(1/8)+...

och

    f(1/8)=f(1/16)+1/16f'(1/16)+...f(1/8) = f(1/16) + 1/16f'(1/16)+...

och så vidare. Med derivatan f'(x)=sinxxf'(x) = \frac{\sin x}{x} får man approximationen (bestående av en summa av 7 termer)

    f(1/2)sin14+sin18+sin116+sin132++sin12560.493125...f(1/2) \approx \sin \frac{1}{4}+\sin\frac{1}{8}+\sin\frac{1}{16}+\sin\frac{1}{32}+\cdots+\sin\frac{1}{256} \approx 0.493125...

Jämför approximationen med det noggrannare värde f(1/2)=0.493107...f(1/2) = 0.493107...

Laguna Online 30484
Postad: 8 jan 2019 13:12

Trapetsregeln borde kunna bli godkänd här, men jag vet inte hur lätt det är att uppskatta dess felterm.

lamayo 2570
Postad: 8 jan 2019 13:43 Redigerad: 8 jan 2019 13:44
Albiki skrev:

Hej!

Om

    f(x)=0xsinttdt ,  x>0\displaystyle f(x) = \int_0^x\frac{\sin t}{t}\,dt \ , \quad x>0

så kan man använda flera Taylorutvecklingar för att approximera f(1/2)f(1/2).

    f(1/2)=f(1/4)+1/4f'(1/4)+...f(1/2) = f(1/4) + 1/4f'(1/4)+...

och

    f(1/4)=f(1/8)+1/8f'(1/8)+...f(1/4) = f(1/8) + 1/8f'(1/8)+...

och

    f(1/8)=f(1/16)+1/16f'(1/16)+...f(1/8) = f(1/16) + 1/16f'(1/16)+...

och så vidare. Med derivatan f'(x)=sinxxf'(x) = \frac{\sin x}{x} får man approximationen (bestående av en summa av 7 termer)

    f(1/2)sin14+sin18+sin116+sin132++sin12560.493125...f(1/2) \approx \sin \frac{1}{4}+\sin\frac{1}{8}+\sin\frac{1}{16}+\sin\frac{1}{32}+\cdots+\sin\frac{1}{256} \approx 0.493125...

Jämför approximationen med det noggrannare värde f(1/2)=0.493107...f(1/2) = 0.493107...

 Okej, Tack! 

Svara
Close