定積分 ∫₀¹ x² dx を、区間 [0, 1] を 2 等分(刻み幅 0.5)した台形公式で近似した値は、次のうちどれか。
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解答正解 4
台形公式は、各小区間で関数を直線で近似し、台形の面積を合計する方法で、h×{f₀/2+f₁+…+f(n-1)+fn/2} と表される。ここでは 0.5×(0+0.25+0.5)=0.375 で、真値の 1/3 より大きい。x² のように下に凸な関数では、弦が曲線の上側にくるため、台形公式は真値より大きくなる。
選択肢ごとの判定
1区間の左端点の値を用いた長方形近似(0.5×(0+0.25))の値。台形公式ではない。
2区間の中点の値を用いた中点則(0.5×(0.25²+0.75²))の値。
3真の値 1/3(およびシンプソン公式で 2 分割したときの値)。台形公式の近似値ではない。
4正しい。(0.5/2)×{f(0)+2f(0.5)+f(1)}=0.25×(0+0.5+1)=0.375 となる。
5区間の右端点の値を用いた長方形近似(0.5×(0.25+1))の値。