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Math

L'integrale, costruito a mano

Riempi la regione sotto una curva con strisce e guarda crescere il loro numero: tutto dipende da dove ciascuna prende la sua altezza, e il trapezio che segue la curva è esattamente due volte peggiore del rettangolo del punto medio che non la segue. Poi il segno: l'integrale del seno su un periodo è zero e l'area fra esso e l'asse è quattro.

L'integrale, costruito a mano — Immagine reale dell’applicazione
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Cosa succede

Taglia l'intervallo in strisce, dai a ciascuna un'altezza, somma - questo è un integrale prima di ogni regola per le primitive, e questo pannello lo costruisce striscia per striscia. Le altezze sinistra e destra sbagliano in proporzione alla larghezza della striscia; punto medio e trapezio come il suo quadrato, in versi opposti, così la verità è racchiusa fra loro; due parti di punto medio per una di trapezio è la regola di Simpson, esatta su ogni cubica. Sotto, il totale corrente disegna la primitiva, e la sua pendenza è la funzione - il teorema fondamentale visto invece che dimostrato. Cambia regola e numero di strisce e leggi l'errore contro l'area esatta.

Equazioni del modulo
Equazioni
somma di Riemann: n strisce di larghezza h, un'altezza su ciascuna, si somma
sinistra/destra: errore ~ h;  punto medio ~ h² con +h²(b−a)f''/24;  trapezio ~ h² con −h²(b−a)f''/12
Simpson = (2·punto medio + trapezio)/3:  errore ~ h⁴, esatto sui polinomi cubici
F(x) = ∫ f tra a e x,  F' = f

Altri esperimenti

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Quanto posto occupa una cella — Immagine reale dell’applicazione

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Quanto posto occupa una cella

Cambia variabili in un integrale e compare un fattore. È il determinante della derivata della mappa: il rapporto fra l'area di una cella minuscola e quella della sua immagine, misurato qui sui poligoni stessi. Il segno è un'orientazione e non parte del fattore, un determinante nullo significa un bordo collassato, e l'integrale di |det J| è l'area dell'immagine solo se la copre una volta sola.

Limiti invece di stime — Immagine reale dell’applicazione

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Limiti invece di stime

Ogni altro modo di calcolare dà un numero probabilmente giusto. L'aritmetica degli intervalli dà una coppia sicuramente giusta, e tutto il tema è quanto costa. Si chiama dipendenza: ogni occorrenza di una variabile conta come una variabile diversa, così x − x esce largo due. L'inclusione appartiene alla FORMULA, non alla funzione.

Tagliare una superficie — Immagine reale dell’applicazione

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Tagliare una superficie

Taglia una superficie con un piano verticale e ottieni una curva; la sua pendenza è la derivata in quella direzione. Riporta la pendenza in coordinate polari: per una superficie differenziabile è esattamente una circonferenza con il gradiente per diametro. E una superficie qui ha entrambe le derivate parziali, la derivata direzionale in ogni direzione, e nessun piano tangente.