у подножия, на склонах гор, растут лиственные леса. их образуют дуб, граб, липа, клен, бук. выше - холоднее, поэтому появляются хвойные деревья - пихта и ель европейская, которую называют смереко. из лиственных преобладает бук. лес становится смешанным. подлесок лиственных и смешанных лесов образуют кусты малины, лещины, ежевики, шиповника. на опушках и полянах растут травянистые растения, большинство из них лекарственные. под деревьями много грибов: белых, подберезовики, подосиновиков, маслята, опята. чем выше подниматься в горы, тем лиственных деревьев все меньше. лес становится хвойным. кроме ели и пихты, в нем растет лиственница. хвойные деревья более холодостойкие, чем лиственные. хвойный лес темный, влажный. почва между деревьями покрыта мхами. на лужайках растут кустики брусники и черники. на вершинах карпат хвойные леса сменяются кустарниками из сосны горной и можжевельника. за ними раскинулись горные луга - полонины. они покрыты травянистыми растениями. в карпатских горах водятся такие же животные, что и в природных зонах на равнинах. это звери: олень благородный, заяц, лисица, волк, куница, выдры, дикая свинья, барсук, белка. птицы - тетерев, рябчик, дятел пестрый, синица черная и синица чубатая, многие певчие перелетные птицы. но есть животные, которые чаще встречаются именно в карпатах. среди зверей - медведь бурый, лесной кот, рысь, из птиц - аист черный, орел, беркут, шишкарь еловый, дятел черный, змиеед. только в карпатских лесах встречаются: белка карпатская, полевки снежные, глухари карпатские. пресмыкающихся и земноводных в горах не много видов. это саламандра пятнистая, тритон карпатский, полоз лесной, ящерица живородная, лягушка прудовая и квакша. в быстрых горных реках водится рыба форель. в лесной подстилке, на деревьях, кустах и травянистых растениях живут насекомые и их личинки. чтобы сохранить природу карпат, созданы заповедники: карпатский и горганы.
Этот небольшой урок позволит не только освоить типовую задачу, которая довольно часто встречается на практике, но и закрепить материалы статьи Разложение функций в степенные ряды. Нам потребуется таблица разложений функций в степенные ряды, которую можно раздобыть на странице Математические формулы и таблицы. Кроме того, читатель должен понимать геометрический смысл определенного интеграла и обладать элементарными навыками интегрирования.
На уроке Определенный интеграл. Как вычислить площадь фигуры? речь шла о том, что определенный интеграл – это площадь. Но в некоторых случаях интеграл является очень трудным или неберущимся, поэтому соответствующую площадь в большинстве случаев можно вычислить только приближенно.
Например: вычислить определенный интеграл . Такой интеграл является неберущимся, но аналитически и геометрически всё хорошо:
Приближенное вычисление определенного интеграла с разложения подынтегральной функции в ряд
Мы видим, что подынтегральная функция непрерывна на отрезке , а значит, площадь существует, и определенный интеграл численно равен заштрихованной площади. Беда только в том, что данную площадь можно вычислить лишь приближенно с определенной точностью. На основании вышеизложенных фактов и появилась типовая задача курса высшей математики.
Пример 1
Вычислить приближенно определенный интеграл, предварительно разложив подынтегральную функцию в ряд Маклорена, с точностью до 0,001
Решение: Идея метода состоит в том, чтобы заменить подынтегральную функцию соответствующим степенным рядом (если он, конечно, сходится к ней на промежутке интегрирования).
Поэтому на первом этапе нужно разложить подынтегральную функцию в ряд Маклорена. Эту рас на практике задачу мы очень подробно рассмотрели на уроке Разложение функций в степенные ряды. Кстати, рекомендую всем прочитать, поскольку некоторые вещи, о которых сейчас пойдет разговор, могут показаться малопонятными.
Используем табличное разложение:
В данном случае
Обратите внимание, как я записал ряд. Специфика рассматриваемого задания требует записывать только несколько первых членов ряда. Мы не пишем общий член ряда , он здесь ни к чему.
Чем больше членов ряда мы рассматриваем – тем лучше будет точность. Сколько слагаемых рассматривать? Из практики могу сказать, что в большинстве случаев для достижения точности 0,001 достаточно записать первые 4 члена ряда. Иногда требуется меньше. А иногда больше. Если в практическом примере их не хватило, то придётся переписывать всё заново =( Поэтому целесообразно провести предварительный черновой анализ или перестраховаться, изначально записав побольше членов (собственно, такой же совет как и для приближенного вычисления значения функции с ряда).
Следует также отметить, что точность до трёх знаков после запятой самая популярная. Также в ходу и другая точность вычислений, обычно 0,01 или 0,0001.
Теперь второй этап решения:
Сначала меняем подынтегральную функцию на полученный степенной ряд:
Почему это вообще можно сделать? Данный факт пояснялся ещё на уроке о разложении функций в степенные ряды – график бесконечного многочлена в точности совпадает с графиком функции ! Причем, в данном случае утверждение справедливо для любого значения «икс», а не только для отрезка интегрования .
На следующем шаге максимально упрощаем каждое слагаемое:
Лучше это сделать сразу, чтобы на следующем шаге не путаться с лишними вычислениями.
После упрощений почленно интегрируем всю начинку – напоминаю, что эта замечательная возможность обусловлена равномерной сходимостью степенных рядов:
Интегралы здесь на этом я не останавливаюсь.
На завершающем этапе вспоминаем школьную формулу Ньютона-Лейбница . Для тех, кто не смог устоять перед Ньютоном и Лейбницем, есть урок Определенные интегралы. Примеры решений.
Техника вычислений стандартна: сначала подставляем в каждое слагаемое 0,3, а затем ноль. Для вычислений используем калькулятор:
Сколько членов ряда нужно взять для окончательных вычислений? Если сходящийся ряд знакочередуется, то абсолютная погрешность вычислений по модулю не превосходит последнего отброшенного члена ряда. В нашем случае уже третий член ряда меньше требуемой точности 0,001, и поэтому если мы его отбросим, то заведомо ошибёмся не более чем на 0,000972 (осознайте, почему!). Таким образом, для окончательного расчёта достаточно первых двух членов: .
ответ: , с точностью до 0,001
Что это получилось за число с геометрической точки зрения? – это приблизительная площадь заштрихованной фигуры (см. рисунок выше).
Пример 2
Вычислить приближенно определенный интеберущимся, правда, решение не самое
у подножия, на склонах гор, растут лиственные леса. их образуют дуб, граб, липа, клен, бук. выше - холоднее, поэтому появляются хвойные деревья - пихта и ель европейская, которую называют смереко. из лиственных преобладает бук. лес становится смешанным. подлесок лиственных и смешанных лесов образуют кусты малины, лещины, ежевики, шиповника. на опушках и полянах растут травянистые растения, большинство из них лекарственные. под деревьями много грибов: белых, подберезовики, подосиновиков, маслята, опята. чем выше подниматься в горы, тем лиственных деревьев все меньше. лес становится хвойным. кроме ели и пихты, в нем растет лиственница. хвойные деревья более холодостойкие, чем лиственные. хвойный лес темный, влажный. почва между деревьями покрыта мхами. на лужайках растут кустики брусники и черники. на вершинах карпат хвойные леса сменяются кустарниками из сосны горной и можжевельника. за ними раскинулись горные луга - полонины. они покрыты травянистыми растениями. в карпатских горах водятся такие же животные, что и в природных зонах на равнинах. это звери: олень благородный, заяц, лисица, волк, куница, выдры, дикая свинья, барсук, белка. птицы - тетерев, рябчик, дятел пестрый, синица черная и синица чубатая, многие певчие перелетные птицы. но есть животные, которые чаще встречаются именно в карпатах. среди зверей - медведь бурый, лесной кот, рысь, из птиц - аист черный, орел, беркут, шишкарь еловый, дятел черный, змиеед. только в карпатских лесах встречаются: белка карпатская, полевки снежные, глухари карпатские. пресмыкающихся и земноводных в горах не много видов. это саламандра пятнистая, тритон карпатский, полоз лесной, ящерица живородная, лягушка прудовая и квакша. в быстрых горных реках водится рыба форель. в лесной подстилке, на деревьях, кустах и травянистых растениях живут насекомые и их личинки. чтобы сохранить природу карпат, созданы заповедники: карпатский и горганы.
Пошаговое объяснение:
Этот небольшой урок позволит не только освоить типовую задачу, которая довольно часто встречается на практике, но и закрепить материалы статьи Разложение функций в степенные ряды. Нам потребуется таблица разложений функций в степенные ряды, которую можно раздобыть на странице Математические формулы и таблицы. Кроме того, читатель должен понимать геометрический смысл определенного интеграла и обладать элементарными навыками интегрирования.
На уроке Определенный интеграл. Как вычислить площадь фигуры? речь шла о том, что определенный интеграл – это площадь. Но в некоторых случаях интеграл является очень трудным или неберущимся, поэтому соответствующую площадь в большинстве случаев можно вычислить только приближенно.
Например: вычислить определенный интеграл . Такой интеграл является неберущимся, но аналитически и геометрически всё хорошо:
Приближенное вычисление определенного интеграла с разложения подынтегральной функции в ряд
Мы видим, что подынтегральная функция непрерывна на отрезке , а значит, площадь существует, и определенный интеграл численно равен заштрихованной площади. Беда только в том, что данную площадь можно вычислить лишь приближенно с определенной точностью. На основании вышеизложенных фактов и появилась типовая задача курса высшей математики.
Пример 1
Вычислить приближенно определенный интеграл, предварительно разложив подынтегральную функцию в ряд Маклорена, с точностью до 0,001
Решение: Идея метода состоит в том, чтобы заменить подынтегральную функцию соответствующим степенным рядом (если он, конечно, сходится к ней на промежутке интегрирования).
Поэтому на первом этапе нужно разложить подынтегральную функцию в ряд Маклорена. Эту рас на практике задачу мы очень подробно рассмотрели на уроке Разложение функций в степенные ряды. Кстати, рекомендую всем прочитать, поскольку некоторые вещи, о которых сейчас пойдет разговор, могут показаться малопонятными.
Используем табличное разложение:
В данном случае
Обратите внимание, как я записал ряд. Специфика рассматриваемого задания требует записывать только несколько первых членов ряда. Мы не пишем общий член ряда , он здесь ни к чему.
Чем больше членов ряда мы рассматриваем – тем лучше будет точность. Сколько слагаемых рассматривать? Из практики могу сказать, что в большинстве случаев для достижения точности 0,001 достаточно записать первые 4 члена ряда. Иногда требуется меньше. А иногда больше. Если в практическом примере их не хватило, то придётся переписывать всё заново =( Поэтому целесообразно провести предварительный черновой анализ или перестраховаться, изначально записав побольше членов (собственно, такой же совет как и для приближенного вычисления значения функции с ряда).
Следует также отметить, что точность до трёх знаков после запятой самая популярная. Также в ходу и другая точность вычислений, обычно 0,01 или 0,0001.
Теперь второй этап решения:
Сначала меняем подынтегральную функцию на полученный степенной ряд:
Почему это вообще можно сделать? Данный факт пояснялся ещё на уроке о разложении функций в степенные ряды – график бесконечного многочлена в точности совпадает с графиком функции ! Причем, в данном случае утверждение справедливо для любого значения «икс», а не только для отрезка интегрования .
На следующем шаге максимально упрощаем каждое слагаемое:
Лучше это сделать сразу, чтобы на следующем шаге не путаться с лишними вычислениями.
После упрощений почленно интегрируем всю начинку – напоминаю, что эта замечательная возможность обусловлена равномерной сходимостью степенных рядов:
Интегралы здесь на этом я не останавливаюсь.
На завершающем этапе вспоминаем школьную формулу Ньютона-Лейбница . Для тех, кто не смог устоять перед Ньютоном и Лейбницем, есть урок Определенные интегралы. Примеры решений.
Техника вычислений стандартна: сначала подставляем в каждое слагаемое 0,3, а затем ноль. Для вычислений используем калькулятор:
Сколько членов ряда нужно взять для окончательных вычислений? Если сходящийся ряд знакочередуется, то абсолютная погрешность вычислений по модулю не превосходит последнего отброшенного члена ряда. В нашем случае уже третий член ряда меньше требуемой точности 0,001, и поэтому если мы его отбросим, то заведомо ошибёмся не более чем на 0,000972 (осознайте, почему!). Таким образом, для окончательного расчёта достаточно первых двух членов: .
ответ: , с точностью до 0,001
Что это получилось за число с геометрической точки зрения? – это приблизительная площадь заштрихованной фигуры (см. рисунок выше).
Пример 2
Вычислить приближенно определенный интеберущимся, правда, решение не самое