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Calcolatore di somme di Riemann

Approssima l'area sotto f(x) su [a,b] con le regole del punto sinistro, destro, medio o dei trapezi e n sottointervalli, con l'errore rispetto all'integrale esatto.

Inserisci f(x), l'intervallo, i sottointervalli e una regola. Gli estremi accettano numeri, pi o e.

Informazioni su questo strumento

Il Calcolatore di somme di Riemann è uno strumento di analisi matematica gratuito che funziona nel browser e approssima l'area sotto una curva y = f(x) su un intervallo [a, b] dividendolo in n sottointervalli uguali di ampiezza Δx = (b − a)/n e sommando le aree dei rettangoli o dei trapezi. Calcola tutte e quattro le regole standard: la somma sinistra Σf(xᵢ)·Δx su i = 0…n−1, la somma destra su i = 1…n, la somma del punto medio usando il centro di ciascun sottointervallo, e la regola dei trapezi (Δx/2)·[f(x₀) + 2·Σf(xᵢ) + f(xₙ)].

Tutto viene calcolato localmente nel tuo browser, quindi nulla di ciò che inserisci viene inviato da qualche parte. Scegli l'intervallo, il numero di sottointervalli n e quale regola evidenziare; lo strumento disegna i rettangoli o i trapezi corrispondenti sopra la curva su un canvas così puoi vedere come l'approssimazione copre la regione. Digita l'integranda con i consueti operatori, ^ per le potenze, parentesi, le costanti pi ed e, e funzioni come sin, cos, exp, ln e sqrt.

Per mostrare l'accuratezza, il calcolatore calcola anche un valore di riferimento ad alta risoluzione con la regola di Simpson composita e riporta l'errore assoluto e relativo del metodo scelto rispetto ad esso. Man mano che aumenti n i rettangoli aderiscono più strettamente alla curva e l'errore si riduce — le regole del punto medio e dei trapezi convergono molto più velocemente delle somme sinistra o destra. Per x² su [0, 2] l'area esatta è 8/3 ≈ 2,6667, e la regola del punto medio con soli 10 sottointervalli è già molto vicina.

Domande frequenti

Qual è la differenza tra le quattro regole?
Le somme sinistra e destra usano il valore della funzione al bordo sinistro o destro di ciascun sottointervallo come altezza del rettangolo; la regola del punto medio usa il valore al centro; la regola dei trapezi fa la media dei due valori ai bordi, formando un trapezio. Punto medio e trapezi sono di solito molto più accurati.
Come viene misurato l'errore?
Lo strumento calcola un integrale di riferimento ad alta precisione con la regola di Simpson composita (2000 sottointervalli) e vi confronta il metodo scelto, riportando l'errore assoluto |stima − esatto| e l'errore relativo come percentuale del valore esatto.
Cosa comporta aumentare n?
Più sottointervalli rendono ogni rettangolo o trapezio più stretto, quindi la scalinata aderisce più strettamente alla curva e l'errore diminuisce. Le somme sinistra e destra migliorano all'incirca come 1/n, mentre punto medio e trapezi migliorano come 1/n², convergendo molto più velocemente.
Quanto vale la somma di Riemann di x² su [0, 2]?
L'area esatta è ∫₀² x² dx = 8/3 ≈ 2,6667. Con n = 10 la somma sinistra sottostima e la somma destra sovrastima, mentre le regole del punto medio e dei trapezi si avvicinano molto a 2,6667; un n maggiore stringe tutte e quattro.

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