Прикладное значение теоремы о среднем заключается в возможности получения качественной оценки значения определенного интеграла без его вычисления. Формулируем: если функция
непрерывна на интервале
, то внутри этого интервала найдется такая точка
, что
.
Геометрический смысл этой теоремы заключается в том, что внутри интервала интегрирования всегда найдется такая точка , что площадь криволинейной трапеции будет равна площади прямоугольника со сторонами и .
| |
Эта формула вполне пригодна для прикидочной оценки интеграла от сложной или громоздкой функции. Единственным моментом, который делает формулу приближенной, является необходимость самостоятельного выбора точки
. Если принять наиболее простой путь – середину интервала интегрирования
(как предлагается в ряде учебников), то ошибка может быть весьма значительной. Для получения более точного результата рекомендуем провести расчет в следующей последовательности:
· построить график функции
на интервале
;
· провести верхнюю границу прямоугольника таким образом, чтобы отсекаемые части графика функции
были примерно равны по площади (именно так показано на вышеприведенном рисунке – два криволинейных треугольника практически одинаковы);
· определить из рисунка
;
· воспользоваться теоремой о среднем.
В качестве примера вычислим простой интеграл
:
- точное значение
;
- для середины интервала
получим
и приближенное значение
, т.е. явно неточный результат;
- построив график с проведением верхней стороны прямоугольника в соответствии с рекомендациями, получим
, откуда
и приближенное значение
. Вполне удовлетворительный результат, погрешность составляет 0, 75%.