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Aufgabe:

Wir haben das Integral
\( \int\limits_{-1}^{1} \) \( \frac{dx}{\sqrt{1-x^2}} \).

Dieses soll numerisch berechnet werden.

Welches Verfahren kann ich dafür verwenden?

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Das Verfahren Simpson geht hier nicht weil Division durch null.

Man kann 1/2 pi - (-1/2 pi) numerisch berechnen, denn der Integrand ist die Ableitung des arcsin :)

Es gibt nicht "das" Verfahren und Simpson geht hier nicht.

Vielen Dank für die Antworten (:

2 Antworten

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Als Verfahren würde sich die Ober- und Untersumme wie gehabt anbieten.

Die eigentliche Schwierigkeit besteht eher darin, dass es sich um ein uneigentliches Integral handelt, deren Integrandenfunktion für die Grenzen divergiert.

Man könnte jetzt zunächst das Integral mittels 10 Rechtecken berechnen. Wobei hier bei eigentlich zunächst nur 8 berechnet werden können. Die beiden Randstreifen unterteilt man erneut in 10 Streifen auf, wobei du jetzt die Flächen von 9 Streifen berechnen kannst. So könntest du fortfahren: Vielleicht habt ihr aber auch im Studium genau dafür ein Verfahren gelernt, welches man geschickter Weise anwenden kann.

Man kann zunächst auch die Symmetrie beachten.

Dann würde ich das evtl. wie folgt machen:

blob.png

Wie man erkennen kann, habe ich nur die Obersumme bis 0.999 berechnet. Aber du könntest dich so unendlich dicht der 1 nähern.

Also Näherung über die Obersumme hätte ich so also 3.27 heraus. Der richtige Wert des Integrals über die Stammfunktion wäre übrigens pi ≈ 3.14.

Wie gesagt hätte man das alles auch mit der Untersumme oder gar mit Trapezen machen können.

Avatar von 487 k 🚀
unbestimmtes Integral

Meinst du uneigentliches Integral?

Meinst du uneigentliches Integral?

Danke für die Korrektur. Das meinte ich in der Tat. Ich korrigiere das.

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Wenn man Monte-Carlo-Integration ausprobiert und dazu im Abstand a zwischen x = -1 und x = 1 jeweils den Integranden ausrechnet, gibt das als gerundetes arithmetisches Mittel m den tabellierten Wert, womit sich das Ergebnis dem richtigen Wert pi annähert:

a

m

0,01
2,95 / 2
0,001
3,08 / 2
0,0001
3,12 / 2
0,00001
3,14 / 2
Avatar von 45 k

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