6.1. Формула прямоугольников

 

Допустим, что .

Отрезок [a, b] разделим на N равных частичных отрезков , где .

Тогда

.                         (6.5)

Обозначим среднюю точку отрезка  через

.                                 (6.6)

Запишем для функции f(x) на каждом их отрезков  формулу Тейлора с остаточным членом в форме Лагранжа

                               (6.7)

Подставим в правую часть соотношения (6.5) вместо f(x) ее представление (6.7) и получим (6.8):

 

Используя для вычисления  теорему о среднем значении интеграла и учитывая, что , получим

.        (6.9)

В силу непрерывности (x) существует такая точка , что

.                               (6.10)

Используя (6.10), получаем

.

или, так как ,

.       (6.11)

Приближенное равенство

                  (6.12)

называется квадратурной формулой прямоугольников, определяемой узлами  и коэффициентами . Величина

               (6.13)

является остаточным членом формулы прямоугольников.

Оценка остаточной погрешности формулы прямоугольников может быть записана в виде

,                  (6.14)

где

.

Выражения для остаточного члена (6.13) и остаточной погрешности (6.14) показывают, что формула прямоугольников (6.12) является точной для любой линейной функции, т.к. вторая производная такой функции равна нулю и, следовательно, .

Оценим вычислительную погрешность  формулы прямоугольников, которая возникает за счет приближенного вычисления значений функции f(x) в узлах .

Пусть, например, значения  в формуле (6.12) вычислены с одинаковой абсолютной погрешностью , тогда

.    (6.15)

 

 

К оглавлению

Назад к разделу "6. ЧИСЛЕННОЕ ИНТЕГРИРОВАНИЕ"

Вперед к разделу "6.2. Формула трапеций"