Вычисление площади через интеграл
Автор Elena atochkina задал вопрос в разделе Естественные науки
Как вычислить площадь фигуры через интеграл,если у меня только рисунок ,а функция,образующая данный график я не знаю? и получил лучший ответ
Ответ от Alexey Glazov[гуру]
Если есть только рисунок графика, вычислить площадь фигуры через интеграл можно численными или приближенными методами, сначала определив по осям масштаб и пределы интегрирования. Простейший способ - метод прямоугольников. Разбейте область под графиком на узкие вертикальные полосы, вычислите площадь каждой как произведение ширины на высоту и сложите результаты. Это отражает геометрический смысл определенного интеграла. Для точности снимите с графика координаты нескольких точек и методом наименьших квадратов подберите аппроксимирующую функцию, например полином третьей или четвертой степени. Найдя формулу, вычислите интеграл аналитически. Также применимы сплайн-интерполяция для численного расчета или метод Монте-Карло, когда фигура ограничивается прямоугольником известной площади, а результат находится через долю случайно попавших в фигуру точек.
Ваш вопрос демонстрирует самое распространённое заблуждение: будто интеграл можно вычислить лишь для функций, которые описываются простыми формулами. Леночка, это просто чушь. Например, содержание хлорофилла в растении не описывается простой формулой, а представляет собой результат влияния самых разных факторов на пигментный состав. Нет простой формулы для описания содержания хлорофилла, пригодной на все случаи действительности. Между тем любой спектрофотометр сможет записать спектр поглощения пигментов, экстрагированных из любого листочка. Чем-то он будет похож на представленный Вами график. Чтобы вычислить интеграл надо лишь найти сумму величин всех ординат с любым выбранным шагом. Например определяем ординату при 400 нанометрах, её складываем с ординатой при 401 нанометре, к полученной сумме прибавляем ординату при 402 нанометрах и т. д. действуем во всей заданной области. Вы наверное догадались, что интеграл (площадь фигуры под графиком) мы представляем как сумму площадей прямоугольников, основание каждого из которых равно 1 нанометру, а высота соответствует величине ординаты очередной точки на графике. Очень жаль, что выскочка от математики, написавший учебник по матанализу не снизошел до того, чтобы растолковать эту простую истину своим читателям. Очень жаль!
Можна сделать несколькими способами. Во первых методом приблеженных функций, функция очень похожа на затухающий синус, нужно только подобрать угол, масштаб, смещение и коофициент затухания, например
y = c+b*sin(a+x)/(x*d)
, где
a - смещение по ох
b - масштаб
c - смещение по оу
d - затухание
дальше интегрируешь на заданом участке и получаешь результат.
Во вторых численные методы - можно разбить участок на ное количество подучастков линиями по вертикали, через среднюю точку по высоте функции проводишь горизонталь для каждого участка - получаешь кучу прямоугольных столбиков площадь которых вычислить, а потом сложить думаю не составить труда. Да и от того на какое количество разобьешь зависит точность: чем больше, тем выше точность.
Третее - статистический метод: ограничиваешь рисунок минимальным прямоуголькиком, в который входит твоя фигура, тыкаешь случайным образом точки, считаешь сколько попадает в фигуру, а сколько за ею. Зная площадь прямоугольника делишь на количество всех точек, умножаешь на количество тех что попали в фигуру, получаешь то, что хотела (это метод Монтекарло) . А вообще их еще больше, надеюсь это поможет 🙂
см. тему : Двойной интеграл.
Как то всё усложнено. Давайте всё по порядку.
1. Аналитика для функции неизвестна. Аппрокимируем функцию, напремер степенным полиномом. В данном случае наверное хватит третьей степени (наблюдаю два экстремума) . Если хотим точно подогнать и на концах (особенно правый хвост функции) то степень возмем 4.
2. Вооружаемся МНК (метод наименьших квадратов) и выисляем коэффициенты аппроксимации.
3. Зная верхний и нижний предел вычисляем искомый интеграл.
Численно задача может быть решена без особых усилий например в MathCAD, там даже проще можно сделать, не прибегая к явной аппроксимации расчет выпонить с помощью сплайнов.
Дерзайте))
ну там вроде есть формулы.. . с помощью интегралов (определенного причем) можно площади фигуры найти... ну мож я чето путаю
Приближенную функциию (справедливую для того участка, для которого вы считаете площадь) можно найти методом регрессионного анализа. Но так как, у вас скорее всего известная зависимость, то возьмите несколько точек и экстраполируйте функцию.
Более того, чтобы посчитать площадь совершенно необязательно знать эту функцию. Можете воспользоваться численными методами чтобы подсчитать интеграл. Самое простое - разбейте кривую на большое число прямоугольников одинаковой ширины, и посчитайте площадь кадждого. Сложив, получите площадь области с некоторой погрешностью
Востон.. . у вас есть все -, выберите масштаб, а функция до нельзя простая, вспомните геометрию за 7 класс
если он будет щедрым, то не станет богатым
да никак! наверное ты неправильно трактовала задачу? мало того: надо ещё знать и пределы. . ну нижний предел понятно: 0, а верхний?
Как узнать площадь эллиптического цилиндра? известны длины осей эллипса и высота цилиндра.
Площадь эллипса S = pi*a*b Где a и и - полуоси.
Значит можем вычислить площадь оснований.
подробнее...
Что такое ( неопределённые интегралы )?
Интегральное исчисление -это раздел математики, в котором изучаются свойства и способы вычисления
подробнее...
Срочно нужны анекдоты про математику... у кого есть скиньте))
# Только неграмотный человек на вопрос "Как найти площадь Ленина? " отвечает "длину Ленина умножить
подробнее...
что такое пи в математике? как решать пи
Число пи (обозначается греческой буквой π) — это математическая константа, которая выражает
подробнее...
что такое объём
Объём — это количественная характеристика пространства, которое занимает тело или вещество. В
подробнее...
Какой смысл у функции Римана?
функцией Римана называется функция комплексного переменного, задаваемая рядом:
подробнее...
дифференциал - это очень маленькое число или нет?
Нет.
Он равен произведению производной функции в рассматриваемой точке на приращение аргумента
подробнее...