Qatorlarni taqribiy hisoblashlarga tadbiqlari

Misol. integralni n=5 da taqribiy hisoblang.
Yechish.




=
Simpson (parabolalar) formulasi
integralni taqribiy hisoblash talab qilinsin. Buning uchun ni n=2m sondagi juft bo`lgan nuqtalar orqali bo`lakchalarga ajratib, f(x) funksiyaning bu nuqtalardagi qiymatlarini deylik.
Endi har bir oraliqga mos kelgan y= f(x) funksiya grafigini parabola yoyi bilan almashtiraylik. U holda egri chiziqli trapesiyaning yuzi taxminan yušoridan parabola yoylari bilan almashtirilgan bo`lakchalar yuzalarining yig`indisiga teng bo`ladi. Yuqoridan parabola yoylari bilan chegaralangan shakllar yuzalarini hisoblab qo`shsak quyidagi formula kelib chiqadi:



yoki n=2m bo`lgani uchun
(4)
(4) ga Simpson yoki parabolalar formulasi deyiladi.
Misol. integralni n=2m=8 bo`lganda hisoblang.
Yechish.





=
demak Simpson formulasidagi xatolik juda kam bo`lar ekan.
Eslatma. integralni (1) yoki (2) to`g`ri to`rtburchaklar formulasi yordamida taqribiy hisoblaganda quyidagi xatolik formula bilan hisoblanadi. Bu yerda M₁ ning kesmadagi eng katta qiymati.

integralni (3) trapesiyalar va (4) Simpson formulalari bilan taqribiy hisoblagandagi qo`yiladigan xatoliklar mos ravishda quyidagi formulalar bilan hisoblanadi:



M₂ ning kesmadagi eng katta qiymati, M₃ esa ning kesmadagi eng katta qiymati.



Xosmas integrallar


1. Chegarasi cheksiz bo`lgan integral


Biz aniq integralda chegaralari chekli bo`lib, integral ostidagi funksiya uzluksiz va chegaralangan bo`lsin degan edik. Endi bu shartlarning bajarilmagan hollarini ko`raylik.

f(x) funksiya oraliqda aniqlangan, uzluksiz va uning ixtiyoriy chekli qismida integrallanuvchi bo`lsin. Ixtiyoriy B> sonni olamiz. Shartga ko`ra f(x) funksiya da integrallanuvchi. Demak integral V ning funksiyasi bo`ladi F(B)= .

Y 0 x=a x=B x

Ta`rif. Agar da chekli limit mavjud bo`lsa, bu limitga f(x) funksiyaning oraliqdagi xosmas integrali deyiladi va ko`rinishda yoziladi.
Demak ta`rifga ko`ra = bo`ladi. Bu holda xosmas integralni mavjud yoki yaqinlashuvchi deyiladi.
Agar - chekli limit mavjud bo`lmasa, u holda xosmas integralni mavjud emas yoki uzoqlashuvchi deyiladi.

Agar f(x)>0 desak xosmas integralning geometrik ma`nosi chiziqlar orasidagi cheksiz soha yuzini ifodalashi chizmadan ko`rinadi. Хuddi shuningdek integralni ko`rsak =

Y x x=a 0 x=b

Agar xosmas integral ko`rinishda bo`lsa, u holda quyidagi ikkita xosmas integrallar yig`indisi sifatida qaraladi
= +


Agar o`ng tomondagi xosmas integrallarning har biri mavjud bo`lsa, u holda chap tomondagi integral mavjud bo`ladi.
Misol.

Demak xosmas integral yaqinlashuvchi ekan.


2. Chegaralanmagan (uzlukli) funksiyadan olingan
xosmas integral


f(x) funksiya oraliqda aniqlangan va uzluksiz bo`lib, uning har qanday qismida integrallanuvchi bo`lsin f(x) funksiya x=b nuqtada aniqlanmagan yoki uzulishga ega. Bu holda
=F(c) integralni ko`rish mumkin.

Ta`rif. Agar chekli limit mavjud bo`lsa, bu limitga f(x) funksiyaning oraliqdagi xosmas integrali deyiladi va = ko`rinishda yoziladi.

y у=f(x) (x) 0 x=a x=c x= x

O`ng tomondagi limit mavjud bo`lsa, xosmas integralga yaqinlashuvchi (yoki mavjud ) deyiladi. Agar o`ng tomondagi limit mavjud bo`lmasa yoki uzoqlashuvchi bo`lsa xosmas integralga uzoqlashuvchi deyiladi.
Agar f(x) funksiya oraliqda aniqlangan, uzluksiz va uning ixtiyoriy qismida integrallanuvchi bo`lsa
=
tenglik o`rinli bo`ladi.
Agar x=d ( nuqta f(x) funksiyaning uzilish nuqtasi bo`lsa


= +
bo`lib, chap tomondagi xosmas integrallar mavjud bo`lsa o`ng tomondagi integral mavjud bo`ladi.
1-teorema. Agar f(x) va funksiyalar da uzluksiz bo`lib, tengsizlikni qanoatlantirsa, u holda xocmas integral yaqinlashuvchi bo`lsa xosmas integral integral ham yaqinlashuvchi, agar uzoqlashuvchi bo`lsa integral ham uzoqlashuvchi bo`ladi.
2-teorema. Agar funksiyalar da uzluksiz bo`lib, tengsizlikni qanoatlantirib va x=b nuqtada uzlukli bo`lsalar, u holda integral yaqinlashuvchi bo`lsa, integral ham yaqinlashuvchi bo`ladi, agar uzoqlashuvchi bo`lsa, integral ham uzoqlashuvchi bo`ladi.
Misol. ( o`zgarmas son).
f(x)= funksiya x=0 nuqtada uzulishga ega

=


1. Ikkinchi tartibli, o`zgarmas koeffitsientli,
chiziqli differensial tenglamalar


Ikkinchi tartibli, o`zgarmas koeffitsientli, chiziqli differensial tenglama
y = y" + P·y + q·y = f(x) (1)
ko`rinishga ega bo`lib, tenglamada P va q o`zgarmas sonlar, f(x) esa uzluksiz funksiyadir.
Agar (1) tenglamada f(x) = 0 bo`lsa, u holda
y" + P·y + q·y = 0 (2)
tenglamaga (1) tenglamaning bir jinsli tenglamasi deyiladi.
Bir jinslimas (1) tenglama qaralayotganda uning mos bir jinsli (2) tenglamasi muhim ahamiyat kasb etadi. (2) tenglamaning yechimlari to`plami esa o`ziga xos xususiyatlarga egaligidan uni maxsus o`rganish maqsadga muvofiq.
Dastlab, chiziqli - erkli va chiziqli bog`liq funksiyalarga to`xta-lamiz. Vektorlarning chiziqli kombinatsiyasi, chiziqli erkliligi yoki chiziqli bog`liqligi tushunchalarini ixtiyoriy funksiyalarga ham yoyish mumkin.