calculus

リーマン和

リーマン和は、領域を長方形に分割して曲線の下の面積を近似する。長方形が細くなるにつれて、和は定積分に収束する。

リーマン和は、区間を幅 Δx=(b−a)/n\Delta x = (b-a)/n の nn 個の小区間に分け、nn 個の長方形の面積を足し合わせることで、[a,b][a, b] 上の曲線 y=f(x)y = f(x) の下の面積を近似する:

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

ここで xi∗x_i^* は第 ii 小区間内の標本点である。よく使われる選び方:

  • 左リーマン和:xi∗=a+(i−1)Δxx_i^* = a + (i-1)\Delta x。
  • 右リーマン和:xi∗=a+iΔxx_i^* = a + i \Delta x。
  • 中点則:小区間の中点(より正確)。

n→∞n \to \infty のとき(長方形が限りなく細くなる)、ff が積分可能であれば、リーマン和は定積分に収束する:

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

この積分の定義は、離散的な和と連続的な面積を結びつけ、積分記号 ∫\int が和(sum)の「引き伸ばされた S」であることの動機となっている。リーマン和は、あらゆる数値積分(台形則、シンプソン則)の土台でもある。

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