高中拓展 · 微积分 · 定积分

把曲线下切成小条,面积会越来越准吗?

函数y=x²,区间[0,1],使用左端点或右端点矩形;高度单位归一化。增加矩形条数,比较总面积与1/3。

问题的来处19世纪 · 黎曼与积分定义

黎曼和:问题从哪里来?

曲线下的面积怎样严谨地计算?黎曼用分割区间、矩形求和与取极限的方式描述积分,让“无限细的条”有了可检验的数学含义。

读一段背景,带着问题动手

曲线下的面积怎样严谨地计算?黎曼用分割区间、矩形求和与取极限的方式描述积分,让“无限细的条”有了可检验的数学含义。

增加分段数观察误差,取样位置同样重要。有限分段的近似与极限值要分开,不能把看上去贴合当作证明。

现在,换你来试增加矩形条数,比较总面积与1/3。 固定其他条件,亲手将矩形条数分别设为5和40,各核验一次;误差向0靠近,是否表示有限条时已经精确?

黎曼和

M26 / 微积分
今天的问题

误差向0靠近,是否表示有限条时已经精确?

独立探索要做什么?

增加矩形条数,比较总面积与1/3。 固定其他条件,亲手将矩形条数分别设为5和40,各核验一次;误差向0靠近,是否表示有限条时已经精确?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从60到2 逐步改变矩形条数;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
青板:矩形条金线:y=x²灰线:坐标轴
看这里 · 求和减精确面积-0.0599

8条矩形,左和0.273438;误差-0.059896。

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

求和减精确面积
-0.0599
矩形面积和
0.2734
精确积分
0.3333

8条矩形,左和0.273438;误差-0.059896。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

换成右端点,误差符号会怎样变化?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

积分₀¹x²dx=1/3;左和≤1/3≤右和,分割越细误差趋0。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

误差向0靠近,是否表示有限条时已经精确?

换个条件,再试一次

换成右端点,误差符号会怎样变化?

看哪里?

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识微积分 · 定积分涉及的量与单位:矩形条数(无量纲)、采样端点(无量纲)。高中拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:增加矩形条数,比较总面积与1/3。

再做定量:保持其他条件,比较矩形条数与求和减精确面积(无量纲),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

积分₀¹x²dx=1/3;左和≤1/3≤右和,分割越细误差趋0。

对照核验提示:粗分割:矩形条数 5 ;细分割:只改变矩形条数 40 。按这些题设自己操作并比较求和减精确面积,不把参考情景当个人完成。

适用范围:8条矩形,左和0.273438;误差-0.059896。

Wolfram MathWorld · 相关词条(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。