Katedra Informatyki
WPPT, Politechnika Wrocławska

Aplety

Sumy Riemanna

Dolną sumę Riemanna $s_n$ i górną sumę Riemana $S_n$ funkcji $f(x) = x^2$ na odcinku $[0,1]$ dla podziałów odcinka $[0,1]$ postaci $\sigma_n$ = {$[0,\frac1n)$, $[\frac1n,\frac2n))$, $[\frac2n,\frac3n)$, ... , $[\frac{n-1}{n},1]$} obliczyć można następująco:

$$ s_n(f) = \sum_{k=0}^{n-1} \left(\left(\frac{k}{n}\right)^2 \cdot \frac{1}{n} \right) = \frac{1}{n^3} \cdot ( 1^2 + 2^2 + \ldots + (n-1)^2) ~, $$ $$ S_n(f) = \sum_{k=1}^{n} \left(\left(\frac{k}{n}\right)^2 \cdot \frac{1}{n} \right) = \frac{1}{n^3} \cdot ( 1^2 + 2^2 + \ldots + n^2) ~. $$

Zatem $S_n(f) - s_n(f) = \frac1n$, a więc $\lim_{n\to\infty}(S_n(f)-s_n(f)) = 0$, z czego wynika, że rozważana funkcja jest całkowalna w sensie Riemanna na odcinku $[0,1]$. Sprawdź to samodzielnie na poniższym aplecie:


Korzystając ze wzoru $1^2 + 2^2 + \ldots + n^2 = \frac16 \cdot n \cdot (n+1) \cdot (2n+1)$, wnioskujemy, że $$ \int_0^1 x^2 dx = \lim_{n\to\infty} \frac16 \cdot (1+\frac1n)\cdot(2+\frac1n) = \frac13 ~. $$