calculus

Riemann-Summe

Eine Riemann-Summe nähert die Fläche unter einer Kurve an, indem der Bereich in Rechtecke zerlegt wird. Werden die Rechtecke schmaler, konvergiert die Summe gegen das bestimmte Integral.

Eine Riemann-Summe nähert die Fläche unter einer Kurve y=f(x)y = f(x) auf [a,b][a, b] an, indem das Intervall in nn Teilintervalle der Breite Δx=(b−a)/n\Delta x = (b-a)/n zerlegt und die Flächen von nn Rechtecken aufsummiert werden:

Sn=∑i=1nf(xi∗) ΔxS_n = \sum_{i=1}^n f(x_i^*) \, \Delta x

wobei xi∗x_i^* ein Stützpunkt im ii-ten Teilintervall ist. Übliche Wahlen:

  • Linke Riemann-Summe: xi∗=a+(i−1)Δxx_i^* = a + (i-1)\Delta x.
  • Rechte Riemann-Summe: xi∗=a+iΔxx_i^* = a + i \Delta x.
  • Mittelpunktsregel: Mittelpunkt des Teilintervalls (genauer).

Für n→∞n \to \infty (die Rechtecke werden beliebig schmal) konvergiert die Riemann-Summe, falls ff integrierbar ist, gegen das bestimmte Integral:

∫abf(x) dx=lim⁡n→∞Sn.\int_a^b f(x)\,dx = \lim_{n \to \infty} S_n.

Diese Definition des Integrals verbindet diskrete Summation mit stetiger Fläche und motiviert die Integralschreibweise ∫\int als „gestrecktes S“ für Summe. Riemann-Summen liegen außerdem jeder numerischen Integration zugrunde (Trapezregel, Simpson-Regel).

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