Na Obr. 1 vidíme grafy dvoch funkcií:
a Máme určiť plochu, ktorú ohraničujú tieto
dve funkcie v určitom intervale x
Î <a , b>.
a=0; b=3;
Plochu, ktorú máme určiť, zobrazuje Obr. 2 . Pre výpočet použijeme
približný výpočet určitých integrálov:
lichobežníkovou metódou. Interval <a , b>
rozdelíme na n dielikov, v našom prípade
n=50h=(b-a)/n.
Na obr. 3 vidíme časť dát pre výpočet vyššie uvedených
funkcií a na obr. 4 príslušné vzorce. Plochu, ohraničenú
funkciami g(x) a f(x) v intervale
<a , b > nám dáva rozdiel integrálov
Na tomto obrázku (5) vidíme, že ak daný interval <a,b> rozdelíme
na toľko dielikov, aby h bolo veľmi malé, s veľmi dobrým priblížením
môžeme vypočítať plochu uzavretú medzi našimi dvoma grafmi pre niektorý
zvolený dielik, ak spočítame plochu modrého lichobežníka a od
tejto plochy odpočítame plochu červeného lichobežníka.
Plocha lichobežníka = h(z1+z2)/2.
Ak nahradíme z1 a z2 funkčnými hodnotami, dostávame pre súčet
plôch všetkých modrých lichobežníkov (3)
a súčet plôch všetkých červených lichobežníkov
(4)
Na obr. 7 je koniec tabuľky, ktorá je na obr.3. Posledná hodnota x
je 3,00 v bunke D54. V bunkách E54 a F54
sú zobrazené funkčné hodnoty f(x) a g(x). V bunke
E55 je - ako to vidíme z obr. 8, kde sú vzorce, súčet
všetkých hodnôt f(x) s výnimkou prvej a poslednej, nakoľko z týchto
treba pripočítať len polovičnú hodnotu (viď rovnicu (4) vyššie), čo je
zabezpečené vzorcom v bunke E56. Analogicky to platí aj
pre súčet funkčných hodnôt g(x), viď rovnicu (3) .
Napokon súčty v bunkách E56 a F56 vynásobíme
hodnotou šírky dielika h=0,06 a dostávame plochu ohraničenú
krivkou f(x) resp. g(x). V bunke E58 je výsledok, t.j.
plocha, ohraničená funkciami f(x) a g(x).
Máme však možnosť použiť aj inú metódu výpočtu.
Simpsonovou metódou - rovnica (5)
na rozdiel od metódy lichobežníkovej, ktorá je len približná, dostávame
pre mnohočleny (polynomy) maximálne tretieho stupňa presný
výsledok. Túto metódu môžeme použiť pre získanie presného výsledku,
nakoľko náš príklad obsahuje polynomy iba druhého stupňa. Ak zvolíme
Simpsonovo pravidlo výpočtu, n musí byť párne (sudé). n
som zvolila 60. Výpočty ilustrujú obrázky 9
a 10, 11 a 12.Presný výsledok je v bunke
i66 na obr. 11, t.j. 9,0 jednotiek. Na obr. 12 vidíme
príslušné vzorce.
Príklady boli vypracované v Excel 2000 pod OS Windows 98