Помогите решить. Вычислить приближенно определенный интеграл с точностью 0,001

0 голосов
42 просмотров

Помогите решить. Вычислить приближенно определенный интеграл с точностью 0,001


image

Математика (43 баллов) | 42 просмотров
0

это не 5 баллов...

Дан 1 ответ
0 голосов
Правильный ответ

Рассмотрим функцию
f(x)=\mathop{\mathrm{arctg}}x-x+\dfrac{x^3}3

Оценим её максимальное значение на отрезке [0,1/4]. На этом отрезке она дифференцируема,
f'(x)=\dfrac1{1+x^2}+(1+x^2)-2=\dfrac{x^4}{1+x^2}\leqslant x^4\leqslant\left(\dfrac 14\right)^4\ \textless \ \dfrac1{250}=0.004
0\leqslant f(x)\leqslant f(0)+0.004\cdot\dfrac14=0.001

\displaystyle\int_{-0.5}^0\mathop{\mathrm{arctg}}x^2\,dx=\int_{-0.5}^0\left(x^2-\dfrac{x^6}3\right)\,dx+\int_{-0.5}^0 f(x^2)\,dx

Оцениваем второй интеграл:
\displaystyle \left|\int_{-0.5}^0 f(x^2)\,dx\right|\leqslant\int_{-0.5}^0\left|f(x^2)\right|\,dx\leqslant\int_{-0.5}^00.001\,dx\ \textless \ 0.001
Его значение меньше допустимой погрешности, его можно отбросить.

\displaystyle\int_{-0.5}^0\mathop{\mathrm{arctg}}x^2\,dx\approx\int_{-0.5}^0\left(x^2-\dfrac{x^6}3\right)\,dx=\left.\dfrac{x^3}3-\dfrac{x^7}{21}\right|_{-0.5}^0=\\=\dfrac1{24}-\dfrac1{2688}=\dfrac{37}{896}\approx0.041

Ответ. 0,041

(148k баллов)