Maple dasturi yordamida aniqmas va aniq integrallarni hisoblash


>middlesum(sin(cos(x)+1),x=-Pi..Pi)


Download 439.9 Kb.
bet5/9
Sana27.03.2023
Hajmi439.9 Kb.
#1298592
1   2   3   4   5   6   7   8   9
Bog'liq
Aniqmas integral

>middlesum(sin(cos(x)+1),x=-Pi..Pi);


1 3

  1



1  



2 sin cos 2 i 2  1 



>evalf(%);


i  0 

4.019502992

>middlesum(sin(cos(x)+1),x=-Pi..Pi,12);


1  11

  1



1  



6 sin cos 6 i 2  1 



>evalf(%);


i  0 

4.045690562
Yuqorida keltirilgan buyruqlarni leftbox, rightbox va middlebox tarzida bersak, berilgan funksiya grafigi bilan chegaralangan egri chiziqli trapetsiyada saqlanuvchi, uni qoplovchi va orasida saqlanuvchi to’g’ri to’rtburchaklar bilan to’ldiradi. Boshqacha aytganda bu buyruqlar quyi, yuqori va o’rta integral yig’indilarni grafik tarzda tasvirlaydi.
Yana shuni unutmaslik kerakki, bu funksiyalar amal bajarishi uchun unga qadar
with(student): buyrug’i berib o’tilgan bo’lishi kerak.
  • with(student):


  • leftbox(ln(x),x=1..10,12);
  • rightbox(ln(x),x=1..10,12);






  • middlebox(ln(x),x=1..10,12);



>leftbox(x*sin(x),x=-3..5,12);


>rightbox(x*(2-ln(x^2))^3,x=-5..7,9);

>rightbox(x/(x^2+x+1),x=-10..10,30,shading=yellow);


>middlebox(sin(cos(x)+1),x=-10..10,20);



>middlebox(arcsinh(x),x=-10..10,20,color=black, thickness=4,shading=tan);




Aniq integralda ham bo’laklab integrallash mumkin. Bunda ham o’sha intparts


funksiyasidan foydalaniladi. Misollar bilan tanishamiz:

>restart;


>with(student):

>intparts(Int(x^n*exp(x),x=-10..10),x^n);


10



>evalf(%);


10n


e10
 ( -10)n
e(-10)
 

-10
xn n ex
x dx
10.

22026.4657910.n


 .00004539992976( -10.)n
 1. 

-10.
xn n ex
x dx

>intparts(Int(ln(ln(x))*sin(x),x=exp(exp(5))..exp(exp(10))),ln(ln(x


)));



e


10 cos( e( e10 ) )  5 cos( e( e5 ) ) 


( e10 )

  • cos( x ) dx x ln( x )



>evalf(%);


( e5 )
e

.3326063993109497

>intparts(Int(arcsin(x)/x^2,x=0.2..0.8),arcsin(x));


.8



>evalf(%);


.152329418 

.2
1 dx

1.446955071



  1. Aniq integralda o’zgaruvchilarni almashtirish uchun ham changevar funksiyasidan foydalaniladi. Misollar keltiramiz:

>restart;


>with(student):

>changevar(x=sin(u), Int(sqrt(1-x^2), x=a...b), u);


arcsin( b )


arcsin( a )
cos( u ) du

>changevar(t=(1+x^0.25)^(1/3),Int((1+x^0.25)^(1/3)/x^0.5,x=a..b),t)


;

( 1.  b






( 1/4 ) ( 1/3 )
)
12.00000000t3 ( 1.  t3 )1.000000000 dt



>simplify(%);


( 1.  a


( 1/4 ) ( 1/3 )
)




12.

( 1.  b
( 1/4 ) ( 1/3 )
)
t3 ( 1.  t3 ) dt

( 1.  a


( 1/4 ) ( 1/3 )
)

>changevar(u=x-1,Int(x^2-1,x=-3..2),u);


1


( 1  u )2  1 du
-4

>simplify(%);


>evalf(%);
1


2 u u2 du
-4
6.666666667






Trapetsiya usuli. 𝑓(𝑥) funksiya [𝑎; P] segmentda berilgan va 𝑎 = 𝓍0 < 𝓍1 < 𝓍2 <
⋯ < 𝓍𝑛 = P bo’lsin. Bulardan va
P − 𝑎 = 𝒽, 𝑓(𝑎) = 𝑦0, 𝑓(𝑥1) = 𝑦1, … , 𝑓(𝑥𝑛−1) = 𝑦𝑛−1, 𝑓(P) = 𝑦𝑛
belgilashlardan foydalanib
𝒽 𝑦0 + 𝑦𝑛
𝑛 ( 2 + 𝑦1 + ⋯ + 𝑦𝑛)
yig’indini tuzamiz. 𝑛 ni yetarlicha katta tanlash hisobiga bu yig’indini 𝑓(𝑥) funksiyaning integraliga yaqinlashtirish mumkin. Shuning uchun
P
∫ 𝑓(𝑥)𝑑𝑥 ≈ 𝒽 (𝑦0 + 𝑦𝑛 + 𝑦 + ⋯ + 𝑦 )

𝑛 2 1 𝑛
𝑎
deb yozishga haqqimiz bor. Bu formulaga trapetsiyalar formulasi deyiladi.
Maple dasturida trapetsiyalar formulasi bilan integralni taqribiy hisoblash uchun quyidagi buyruqlardan foydalaniladi:
>trapezoid(f(x),x=a..b);
>trapezoid(f(x),x=a..b,n);
bunda f(x) – integrali hisoblanayotgan funksiya, a va b lar mos ravishda integralning quyi va yuqori chegaralari, n - [𝑎; P] ning bo’linishlari soni. Eslatib o’tamizki, 1 – buyruqda Maple natijani n=3 uchun chiqaradi.

Bu buyruqlardan so’ng buyruqqa mos natijanng matematik ko’rinishi ekranga chiqadi. Uning son qiymatini aniqlash uchun esa evalf funksiyasidan foydalaniladi.
Bu funksiyalar amal bajarishi uchun unga qadar with(student): buyrug’i berib o’tilgan bo’lishi kerak.

>with(student):


>int(4/(1+x^2),x=0..1);

>trapezoid(4/(1+x^2),x=0..1,1000);


3 1  999


1





4


1000 1000 i 1 1
i2  1



>evalf(%);



1000000




>trapezoid(f(x),x=a..b);


3.141592487

1 1



1

3


1 1




2 4 b 4 a f( a )  2 f a i 4 b 4 a   f( b )


  • evalf(%);


i  1






>trapezoid(f(x),x=a..b,n);



n  1


i ( b a )



1 ( b a ) f( a )  2 f a
n  f( b )

i  1
2 n
 

Parabola usuli (Simpson formulasi). Endi [𝓍0; 𝓍1], [𝓍1; 𝓍2], … , [𝓍𝑛−1; 𝓍𝑛]
kesmalarning o’rta nuqtalari

da 𝑓(𝑥) funksiyaning qiymatlarini


𝜉12 , 𝜉32 , , 𝜉𝑛−1/2

𝑦12 = 𝑓 (𝜉12) , 𝑦32 = 𝑓 ( 𝜉32) , , 𝑦𝑛−12 = 𝑓 (𝜉𝑛−12)
ham hisoblab, quyidagi yig’indini tuzamiz:
𝒽
6𝑛 ((𝑦0 + 𝑦𝑛) + 2(𝑦1 + ⋯ + 𝑦𝑛−1) + 4(𝑦1/2 + 𝑦3/2 + ⋯ + 𝑦𝑛−1/2))
Bu yig’indi 𝑛 ning yetarlicha katta qiymatlarida 𝑓(𝑥) funksiyaning integraliga yaqin qiymatlarni qabul qiladi. Shunga asosan
P
𝒽
∫ 𝑓(𝑥)𝑑𝑥 ≈ 6𝑛 ((𝑦0 + 𝑦𝑛) + 2(𝑦1 + ⋯ + 𝑦𝑛−1) + 4(𝑦1/2 + 𝑦3/2 + ⋯ + 𝑦𝑛−1/2))
𝑎
formula o’rinli. Bu formulaga parabolalar yoki Simpson formulasi deyiladi.
Maple dasturida Simpson formulasi orqali berilgan funksiyaning integralini taqribiy qiymatini topish uchun

>simpson(f(x),x=a..b);


>simpson(f(x),x=a..b,n);
buyruqlaridan foydalaniladi. Bu buyruqlardan so’ng buyruqqa mos natijaning matematik ko’rinishi ekranga chiqadi. Uning son qiymatini aniqlash uchun esa evalf funksiyasidan foydalaniladi. 1 – buyruq Simpson formulasini n=2 uchun hisoblaydi.

>restart;


>with(student):

>int(4/(1+x^2),x=0..1);



>simpson(4/(1+x^2),x=0..1,10);




1 2 5


1 1 4 1





 4
5 15
2 15 4 1

i  1
1 i 1
 1
i  1
i2  1



>evalf(%);


 
5 10

25




>simpson(f(x),x=a..b);


>simpson(f(x),x=a..b,n);


3.141592613








bo’lib,
Aytaylik, 𝑓(𝑥, 𝑦) funksiya M = {(𝑥, 𝑦): 𝑎 ⩽ 𝑥 ⩽ 𝑏, 𝑦 ∈ D ⊂ R} to’plamda aniqlangan


𝑏
𝐹(𝑦) = ∫ 𝑓(𝑥, 𝑦)𝑑𝑥


𝑎

integral mavjud bo’lsa, 𝐹(𝑦) funksiyaga 𝒚 parametrga bog’liq aniq integral deyiladi. Maple muhitida parametrga bog’liq aniq integrallarni hisoblash uchun ham int funksiyasidan foydalaniladi.
1   2   3   4   5   6   7   8   9




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling