Citat:
Ursprungligen postat av
voun
Hej, säg att jag vill beräkna volymen av en rotationsvolym. Då kan man ju använda sig av "diskmetoden" och integrera från a till b för f(x)^2*pi*dx men borde man inte få en bättre approximation om man istället byter ut dx mot längden av kurvan i just den punkten som är
sqrt(1+f'(x)^2)*dx?
Nej, det blir helt fel. Ska förklara varför. I detta resonemang tänker vi oss alltså att dx är en ändlig tjocklek som så småningom ska tas till gränsen dx→0 (med desto fler skivor).
Skivans tjocklek är dx, inte √(1+f'(x)²)dx. Men det du nog i så fall vill ändra på är skivans radie f(x), där vi ju låtsas som att skivans kanter är raka och inte sneda. Om f(x) är radien på skivans botten (det lägre x-värdet) så ändras radien till f(x)+f'(x)dx på skivans andra ände, och i medel är radien alltså
f(x) + f'(x)dx/2
Alltså borde skivans volym ges av
π (f(x)+(1/2)f'(x)dx)² dx
Men utvecklar du kvadraten så får du bara
π f(x)² dx + O(dx²)
där den andra termen har med dx bara i andra ordningen och högre. Antalet skivor går som 1/dx så den första termen överlever i gränsen dx→0, men den andra termens bidrag till den totala summan går mot 0 lika snabbt som dx.
Dock är det här något att tänka på om man approximerar integralen med en numerisk summa. Det smarta sättet är då att se till att skivornas radie mäts i mitten på skivan. Rent konkret gör man t ex så här. Låt x_n=n•Δx där n är heltal, vara skivornas gränser. Mitten på skivan mellan x_n och x_{n+1} är då
(x_n + x_{n+1})/2
En bra approximation är då
∑ π f((x_n+x_{n+1})/2)² Δx
(Finns ännu bättre, men nu var det ju inte riktigt det här som frågan gällde.)