calculus

黎曼和

黎曼和通过将区域分割成矩形来逼近曲线下的面积。当矩形变得越来越细时,此和收敛到定积分。

黎曼和通过将区间分割成 nn 个宽度为 Δx=(ba)/n\Delta x = (b-a)/n 的子区间,并将 nn 个矩形的面积相加,来逼近 [a,b][a, b] 上曲线 y=f(x)y = f(x) 下的面积:

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

其中 xix_i^* 是第 ii 个子区间中的取样点。常见选法:

  • 黎曼和:xi=a+(i1)Δxx_i^* = a + (i-1)\Delta x
  • 黎曼和:xi=a+iΔxx_i^* = a + i \Delta x
  • 中点法则:子区间的中点(更精确)。

nn \to \infty(矩形变得任意细)时,若 ff 可积,则黎曼和收敛到定积分

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

这个积分的定义将离散求和与连续面积联系起来,也说明了积分符号 \int 作为求和(sum)之“拉长的 S”的由来。黎曼和也是一切数值积分(梯形法则、辛普森法则)的基础。