calculus

Сумма Римана

Сумма Римана приближает площадь под кривой, разбивая область на прямоугольники. По мере того как прямоугольники становятся всё уже, сумма сходится к определённому интегралу.

Сумма Римана приближает площадь под кривой y=f(x)y = f(x) на [a,b][a, b], разбивая отрезок на nn подотрезков ширины Δx=(ba)/n\Delta x = (b-a)/n и суммируя площади nn прямоугольников:

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

где xix_i^* — выборочная точка в ii-м подотрезке. Распространённые варианты:

  • Левая сумма Римана: xi=a+(i1)Δxx_i^* = a + (i-1)\Delta x.
  • Правая сумма Римана: xi=a+iΔxx_i^* = a + i \Delta x.
  • Правило средней точки: середина подотрезка (точнее).

При nn \to \infty (прямоугольники становятся сколь угодно узкими), если ff интегрируема, сумма Римана сходится к определённому интегралу:

abf(x)dx=limnSn.\int_a^b f(x)\,dx = \lim_{n \to \infty} S_n.

Это определение интеграла связывает дискретное суммирование с непрерывной площадью и объясняет, почему знак интеграла \int — это «вытянутая S», обозначающая сумму (sum). Суммы Римана также лежат в основе всех численных методов интегрирования (правило трапеций, правило Симпсона).