AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1680

Условие

Вычислить приближённо, пользуясь формулой Симпсона, интеграл \(\displaystyle{\int\limits_{0}^{1}\sqrt{1+x^4}dx}\). Число частичных интервалов \(\displaystyle{n=10}\).

Решение

Отрезок \(\displaystyle{[0;1]}\) разбиваем на 10 частей точками \(\displaystyle{x_0=0}\), \(\displaystyle{x_1=\frac{1}{10}}\),...,\(\displaystyle{x_9=\frac{9}{10}}\), \(\displaystyle{x_{10}=1}\). Значения функции \(\displaystyle{f(x)=\sqrt{1+x^4}}\) в указанных точках будут такими:

\[ \begin{aligned} & f(x_0)=1;\\ & f(x_1)\approx{1{,}00005};\\ & f(x_2)\approx{1{,}00080};\\ & f(x_3)\approx{1{,}00404};\\ & f(x_4)\approx{1{,}01272};\\ & f(x_5)\approx{1{,}03278};\\ & f(x_6)\approx{1{,}06283};\\ & f(x_7)\approx{1{,}11360};\\ & f(x_8)\approx{1{,}18727};\\ & f(x_9)\approx{1{,}28690};\\ & f(x_{10})\approx{1{,}41421}.\\ \end{aligned} \]

Согласно формуле Симпсона, получим:

\[\int\limits_{0}^{1}\sqrt{1+x^4}dx \approx\frac{1}{30}\cdot\left(f(x_0)+f(x_{10})+2\cdot\left(f(x_2)+f(x_4)+f(x_6)+f(x_8)\right)+4\cdot\left(f(x_1)+f(x_3)+f(x_5)+f(x_7)+f(x_9)\right) \right) \approx{1{,}0894}. \]

Ответ:

\(\displaystyle{1{,}0894}\)

Источники задачи

Задачник №1Берман "Сборник задач по курсу математического анализа"
Глава №7Способы вычисления определённых интегралов. Несобственные интегралы
Параграф №2Приближённые методы
Задача №2351