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定積分と体積
1番下の行なんですが、limΣS(x)〜までは分かるのですが、イコールの後の部分で
なぜインテグラルが出てくるのかが分かりません。よろしくお願いします
回答
しみ りつさん、こんにちは。
あれ?教科書の245ページに、区分求積法で極限を取ると定積分になる、ということが書いてありませんか?
そもそも「区分求積法による定積分の定義」という意味合いで、「定義」より積分が出てきます。
そこで面積を求める時に、同じようにシグマの極限が定積分になったでしょ?それと同じです。
これで大丈夫ですか?
大丈夫じゃないか。
説明になってないものな。
まずは245ページの前後をよく読んでください。
そのなかで引っかかることがあれば、教科書の写真をアップしして、ここがわからんと言ってください。
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追記 2/20 20:30~
コメント拝見しました。2回もすみませんなんて書いてるけど、すまないなんてことはないですよ。
面積の場合がわかっているのなら大丈夫です。
面積の場合で言うと、たとえばxがaからbまでのグラフy=f(x)とx軸とで囲まれた図形の面積は
$\int _a^b f(x)dx$ で表わされますが、それって区分求積法では細~い長方形の面積の合計(のn→∞のときの極限)とも考えられたのでしたよね。逆に言えば細~い長方形の面積の合計(のn→∞のときの極限)は、f(x)とⅹ軸とにはさまれた部分の面積で、$\int _a^b f(x) dx$ で求まる、ということです。
体積も同じで、xがaからbまでの範囲の薄~い板の体積の合計が立体の体積になりますよね。断面積がS(x)ですから、それってy=S(x)という関数のグラフを書いたときのxがaからbまでのグラフS(x)とx軸とで囲まれた面積といっしょです。わかりますか?
定積分を学習するときには、面積を表す関数をS(x)として、それを微分するとf(x)になるから、逆に面積を求めたかったらf(x)を定積分すればいいというふうに習ったかもしれませんが、本来の定積分ていうのは、細かい、薄い、小さなものに巾をかけたものを足すということなんです。これを式にしたのが、大事な式
$$\lim_{n\rightarrow \infty }\sum_{k=1}^n \dfrac{a-b}{n}f(a+\dfrac{k(b-a)}{n})=\int_a^b f(x) dx$$
です。ま、教科書によって多少書き方や記号が違いますが、幅が $ \dfrac{a-b}{n}$ です。Δⅹと書く場合もあります。
aからbまでをn等分して、そのk番目の点のx座標が$a+\dfrac{k(b-a)}{n}$ または $a+k\varDelta x$ です。
この時のyの値に巾 $ \dfrac{a-b}{n}$ を書けたのが長方形の面積。これが積分の式ではyがf(x)、幅がdxになっています。そしてシグマがインテグラルになりました。f(x)dxっていうのは長方形の面積に意味なんです。インテグラルはシグマと同じように「ずら~と足していく」という意味です。
体積の場合は、断面積に厚さをかけて小さい体積を出して、それをずーっと足せば体積が求まる、それは定積分すればいい、ということなんですが。
ごめん、かえってわかりにくくしちゃったかもしれませんね。
やはり、教科書をはやく買って、読み込んだ方がいいですね。
すみません学校でこのプリントだけ配られてて教科書を手に入れてませんでした。
「学校でこのプリントだけ配られてて教科書を手に入れてません」という状況がよくわかりませんが、教科書は大事ですので手に入れておいたほうがいいです、というか、教科書なしでは理解が難しいかと思います。 で、体積ではなく面積を求める場合の区分求積法が最後に定積分で求まるというのは大丈夫なのですか?体積だからわからないということなのですか?それとも面積の話のときも最後は定積分になるということがまだわかっていないということなのでしょうか?
早急に教科書を買いたいと思います。すみませんでした。 面積の場合の区分求積法が定積分で求められるのは分かるのですが 体積でも定積分が使えるのがわかりません。
すみません教科書を見てから質問させていただく方がよろしいでしょうか
上の回答に追記したので読んでくださいね。
ご丁寧にありがとうございます それぞれの面積の値をy=s(x)のy座標の値として考えるという認識で合っていますでしょうか
はい、そう考えると解りやすいかなと思って書きましたが、一番いいのは長さに短い巾をかけたものをズラーっと足すと面積になり長さ(高さ)の関数の定積分で求められる。同様に、面積に薄い巾をかけたものをズラーっと足すと体積になり、面積の関数の定積分で求められる。というように2次元と3次元が同じ考えでできるよ〜という理解ができるとベストです!がんばってね!
ありがとうございました これからがんばります
どういたしまして。またどうぞ!