calculus

黎曼和

黎曼和透過將區域分割成矩形來逼近曲線下的面積。當矩形變得越來越細時,此和收斂到定積分。

黎曼和透過將區間分割成 nn 個寬度為 Δx=(ba)/n\Delta x = (b-a)/n 的子區間,並加總 nn 個矩形的面積,來逼近 [a,b][a, b] 上曲線 y=f(x)y = f(x) 下的面積:

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

其中 xix_i^* 是第 ii 個子區間中的取樣點。常見選法:

  • 黎曼和:xi=a+(i1)Δxx_i^* = a + (i-1)\Delta x
  • 黎曼和:xi=a+iΔxx_i^* = a + i \Delta x
  • 中點法則:子區間的中點(較精確)。

nn \to \infty(矩形變得任意細)時,若 ff 可積,則黎曼和收斂到定積分

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

這個積分的定義將離散求和與連續面積聯繫起來,也說明了積分符號 \int 作為求和(sum)之「拉長的 S」的由來。黎曼和也是一切數值積分(梯形法則、辛普森法則)的基礎。