Area under a Curve (Introduction to Definite Integral)


ပုံα€žα€္α€Œာα€”် α€™ှα€”်α€žော geometry α€›ုပ်ပုံ တစ်ခုα€›ဲ့  α€§α€›ိα€šာα€€ို α€‘α€œα€š်တန်း ထဆင့်α€™ှာα€€α€α€Š်း α€›ှာတတ်ခဲ့ α€™ှာပါ။ α€₯ပမာ ...

Shape Diagram Area Formula
Circle
circle
$ \displaystyle A=\pi r^2$
Triangle
triangle
$ \displaystyle A=\frac{1}{2}bh$
Rectangle
rectangle
$ \displaystyle A=lw$
Polygon
polygon
$ \displaystyle A=A_1+A_2+A_3+A_4$


α€žို့α€žော် ပုံα€žα€္α€Œာာα€”် မတိα€€ျα€žော α€™ျဉ်းα€€ွေးတစ်ခု ၏ ထောα€€်α€›ှိ ထစိပ်ထပိုင်း တစ်ခု၏ α€§α€›ိα€šာα€€ိုတော့ ထထက်ပါ ထတိုင်းပုံα€žေα€”α€Š်း ထုတ်၍ α€›ှာα€›α€”် α€™α€œွα€š်α€€ူတော့ပါ။ ထောα€€်ပါပုံα€€ို α€€ြα€Š့်ပါ။


integral01
ထထက်ပါ ပုံα€€ို α€€ြα€Š့်α€œျှင် $ \displaystyle x=0$ α€™ှ $ \displaystyle x=1$ ထတွင်း $ \displaystyle y=x^2$ ဆိုα€žော α€™ျဉ်းα€€ွေးထောα€€်α€›ှိ α€§α€›ိα€šာ ( $ \displaystyle S$) α€€ို တိα€€ျα€…ွာα€›ှာα€›α€”်ထတွα€€် α€žα€်α€™ှတ်ထားα€žော ပုံα€žေα€”α€Š်းα€€ို α€‘α€œွα€š်တကူ α€™α€›α€”ိုင်တော့ပေ။ ထိုα€§α€›ိα€šာα€€ို α€›ှာα€›α€”် α€”α€Š်α€œα€™်းα€€ို ထောα€€်ပါ ထတိုင်း စဉ်းα€…ားα€€ြα€Š့်α€™α€Š်။

integral02
ပုံ တွင်α€™ြင်တွေ့α€›α€žα€Š့် ထတိုင်း α€œိုချင်α€žော α€§α€›ိα€šာα€€ို  $ \displaystyle S_1, S_2, S_3, S_4$ α€Ÿူ၍ ထပိုင်းα€œေးပိုင်း ပိုင်း၍α€›ှာပြီးα€™ှ ပြα€”်ပေါင်းα€œျှင် α€›α€”ိုင်ပါα€™α€Š်။ α€žို့α€žော်α€œα€Š်း ထိုတစ်ပိုင်းα€…ီα€€ို α€™α€Š်α€€ဲ့α€žို့ α€›ှာα€™α€Š်α€”α€Š်း။ တိα€€ျα€žော ပုံα€žေα€”α€Š်း α€™α€›ှိα€žေး။ ထို့α€€ြောင့် ပုံα€žေα€”α€Š်း α€›α€›α€”်ထောα€€်ပါ ထတိုင်း ပြုပြင်ပြီး စဉ်းα€…ားα€€ြα€Š့်α€™α€Š်။

integral03 ထပိုင်း တစ်ပိုင်းα€…ီ၏ α€œα€€်α€šာα€˜α€€်ထစွα€”်းα€™ှ ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံα€™ျား α€α€Š်ဆောα€€်ပြီး ၎င်း  ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ တစ်ခုα€…ီ၏ α€§α€›ိα€šာα€™ျားα€€ို α€›ှာ၍ ပြα€”်ပေါင်းα€œျှင် α€œိုချင်α€žော α€§α€›ိα€šာα€€ို ထနီးစပ်ဆုံး α€›α€”ိုင်α€™α€Š်α€–ြα€…်α€žα€Š်။


ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ ထခြေ × α€‘α€™ြင့်
ပထမထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle S_1=\frac{1}{4}\times f\left( {\frac{1}{4}} \right)=\frac{1}{4}\times \frac{1}{{16}}=\frac{1}{{64}}$
α€’ုတိα€šα€‘ောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle S_2=\frac{1}{4}\times f\left( {\frac{1}{2}} \right)=\frac{1}{4}\times \frac{1}{4}=\frac{1}{{16}}=\frac{4}{{64}}$
တတိα€šα€‘ောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle S_3=\frac{1}{4}\times f\left( {\frac{3}{4}} \right)=\frac{1}{4}\times \frac{9}{{16}}=\frac{9}{{64}}$
စတုတ္ထထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle S_4=\frac{1}{4}\times f\left( 1 \right)=\frac{1}{4}\times 1=\frac{1}{4}=\frac{{16}}{{64}}$

ထို့α€€ြောင့် ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ ထားα€œုံး၏ α€§α€›ိα€šာ = $ \displaystyle \frac{{30}}{{64}}=0.46875$ α€–ြα€…်α€™α€Š်။ α€žို့α€›ာတွင် α€œိုချင်α€žော α€§α€›ိα€šာα€žα€Š် ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ ထားα€œုံး၏ α€§α€›ိα€šာ ထောα€€်α€„α€š်α€”ေα€žα€Š် α€€ို ပုံတွင်ထထင်ထရှား တွေ့α€”ိုင်ပေα€žα€Š်။ ထို့α€€ြောင့် α€”ောα€€်ထပ် တစ်α€”α€Š်း စဉ်းα€…ားα€€ြα€Š့်α€™α€Š်။

integral04 α€šα€ုတစ်ခါ ထပိုင်း တစ်ပိုင်းα€…ီ၏ α€œα€€်ဝဲα€˜α€€်ထစွα€”်းα€™ှ ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံα€™ျား α€α€Š်ဆောα€€်ပြီး ၎င်း  ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ တစ်ခုα€…ီ၏ α€§α€›ိα€šာα€™ျားα€€ို α€›ှာ၍ ပြα€”်ပေါင်း α€€ြα€Š့်α€™α€Š်။


ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ ထခြေ × α€‘α€™ြင့်
ပထမထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle \frac{1}{4}\times f\left( 0 \right)=\frac{1}{4}\times 0=0$
α€’ုတိα€šα€‘ောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle \frac{1}{4}\times f\left( {\frac{1}{4}} \right)=\frac{1}{4}\times \frac{1}{{16}}=\frac{1}{{64}}$
တတိα€šα€‘ောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle \frac{1}{4}\times f\left( {\frac{1}{2}} \right)=\frac{1}{4}\times \frac{1}{4}=\frac{1}{{16}}=\frac{4}{{64}}$
စတုတ္ထထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle \frac{1}{4}\times f\left( {\frac{3}{4}} \right)=\frac{1}{4}\times \frac{9}{{16}}=\frac{9}{{64}}$

ထို့α€€ြောင့် ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ ထားα€œုံး၏ α€§α€›ိα€šာ = $ \displaystyle \frac{{14}}{{64}}=0.21875$ α€–ြα€…်α€™α€Š်။ α€žို့α€›ာတွင် α€œိုချင်α€žော α€§α€›ိα€šာα€žα€Š် ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ ထားα€œုံး၏ α€§α€›ိα€šာ ထက်α€€ြီးα€”ေα€žα€Š် α€€ို ပုံတွင်ထထင်ထရှား တွေ့α€”ိုင် ပြα€”်ပါα€žα€Š်။

ထို့α€€ြောင့် α€œိုချင်α€žော α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle S$ α€žα€Š်...

$ \displaystyle 0.21875 < S < 0.46875$ α€–ြα€…်ပေα€™α€Š်။ တိα€€ျα€žော ထဖြေα€€ို α€™α€›α€žေးပါ။

ပိုα€™ိုတိα€€ျα€žော ထဖြေα€›α€”ိုင်α€›α€”် ထထက်ပါα€”α€Š်းထတိုင်း ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ ထရေထတွα€€်α€€ို တိုး၍ α€…ိပ်ပိုင်းα€œိုα€€် α€žα€Š့်ထခါ ...

integral06
$ \displaystyle 0.2734375 < S < 0.3984375$ α€–ြα€…်α€œာပြα€”်ပါα€žα€Š်။ ပုံα€€ိုα€€ြα€Š့်ခြင်းထား α€–ြင့် $ \displaystyle S$ ၏ တန်α€–ိုးα€žα€Š် ထဖြေα€™ှα€”်α€”ှင့် ပိုα€™ို α€”ီးစပ်α€œာα€žα€Š်α€€ို တွေ့ရပေα€™α€Š်။ α€€ α€₯ပမာα€™ျားα€€ို α€€ြα€Š့်α€œျှင် α€…ိပ်ပိုင်းα€œိုα€€်α€žα€Š့် ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ ထရေထတွα€€် ပို၍α€™ျားα€œာα€œေα€œေ ထဖြေα€™ှα€”်α€”ှင့် ပို၍ α€”ီးစပ်α€œာα€žα€Š်α€€ို တွေ့ရပေα€™α€Š်။

integral05

$ \displaystyle n$ $ \displaystyle L_n$ $ \displaystyle R_n$
10 0.2850000 0.3850000
20 0.3087500 0.3587500
30 0.3168519 0.3501852
50 0.3234000 0.3434000
100 0.3283500 0.3383500
1000 0.3328335 0.3338335

ထထက်ပါ ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံα€™ျား၏ α€§α€›ိα€šာα€™ျားပေါင်းα€œα€’်α€€ို Riemann sum α€Ÿုခေါ်α€žα€Š်။

ထောα€€်ပါ geogebra applet α€–ြင့်α€œေ့α€œာα€€ြα€Š့်ပါ။


applet တွင် တွေ့α€›ှိချα€€်ထရ left sum, right sum တို့ထက် midpoint sum α€žα€Š် ထဖြေα€™ှα€”်α€”ှင့် ပိုα€™ို α€”ီးစပ်α€žα€Š်α€€ို တွေ့α€›ှိရပေα€™α€Š်။ α€žို့α€›ာတွင် α€…ိပ်ပိုင်းα€žα€Š့် ထရေထတွα€€် ထနန္တ (∞) α€žို့ ချဉ်းကပ်α€žွား α€žα€Š့်ထခါ left sum α€”ှင့် right sum တို့α€žα€Š့်α€€ွားခြားα€™ှု α€™α€›ှိတော့ပေ။
 
$ \displaystyle x = a$ α€”ှင့်  $ \displaystyle x=b$ α€€ြာား ပေးထားα€žော curve ၏ ထောα€€်α€›ှိ α€œိုချင်α€žော α€§α€›ိα€šာα€€ို ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံပေါင်း $ \displaystyle n$ ခု α€…ိပ်ပိုင်းα€œိုα€€်ပြီး တစ်ခုα€…ီ၏ ထခြေα€‘α€œျားα€žα€Š် $ \displaystyle \Delta x$ α€›ှိα€žα€Š်ဆိုပါα€…ို့။

ထိုထခါ $ \displaystyle \Delta x=\frac{{b-a}}{n}$ α€–ြα€…်α€™α€Š်။

ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ တစ်ခုα€…ီ၏ α€§α€›ိα€šာα€€ို ထောα€€်ပါထတိုင်း α€›ှာα€šူα€”ိုင်ပါα€žα€Š်။


ပထမ ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle f({{x}_{1}})\Delta x$
α€’ုတိα€š ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle f({{x}_{2}})\Delta x$
တတိα€š ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle f({{x}_{3}})\Delta x$
.
.
.
.
.
.
i ထကြိα€™်α€™ြောα€€် ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ၏ α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle f({{x}_{i}})\Delta x$

ထို့α€€ြောင့် ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံပေါင်း $ \displaystyle n$ ခု α€…ိပ်ပိုင်းထားα€œျှင် α€…ုα€…ုပေါင်း α€§α€›ိα€šာα€žα€Š်...


$ \displaystyle {{S}_{n}}=f({{x}_{1}})\Delta x+f({{x}_{2}})\Delta x+f({{x}_{3}})\Delta x+...+f({{x}_{n}})\Delta x$

ထထက်တွင် α€žိပြီးα€–ြα€…်α€žα€Š့်ထတိုင်း ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ ထရေထတွα€€် α€™ျားα€œာα€œေα€œေ α€§α€›ိα€šာ၏ တန်α€–ိုးα€žα€Š်ပို၍ တိα€€ျα€œေα€œေ α€–ြα€…်α€›ာ α€žα€်α€™ှတ်ထားα€žော interval $ \displaystyle a$ α€”ှင့် $ \displaystyle b$ α€€ြားတွင် ထောင့်α€™ှα€”်စတုဂံ ထရေထတွα€€် $ \displaystyle n$ α€žα€Š် $ \displaystyle ∞$ α€žို့ချဉ်းကပ်α€žွားα€žα€Š့် ထခါ α€œိုချင်α€žော α€§α€›ိα€šာα€€ို ထတိထကျ (exact value) α€›ှာα€šူα€”ိုင်ပါα€žα€Š်။

ထို့α€€ြောင့် α€œိုချင်α€žော α€§α€›ိα€šာ $ \displaystyle S$ α€€ို ထောα€€်ပါထတိုင်း တွα€€်α€šူα€”ိုင်ပါα€žα€Š်။ 


$ \displaystyle S=\underset{{n\to \infty }}{\mathop{{\lim }}}\,\sum\limits_{{i=1}}^{n}{{f({{x}_{i}})\Delta x}}$

$ \displaystyle \ \ \ =\underset{{n\to \infty }}{\mathop{{\lim }}}\,\left[ {f({{x}_{1}})\Delta x+f({{x}_{2}})\Delta x+f({{x}_{3}})\Delta x+...+f({{x}_{n}})\Delta x} \right]$

ထထက်ပါ α€§α€›ိα€šာα€žα€Š် ပေးထားα€žော curve ထောα€€်α€›ှိ α€žα€်α€™ှတ်ထားα€žော interval $ \displaystyle a$ α€”ှင့် $ \displaystyle b$ α€€ြားတွင်α€›ှိα€žောα€€ြောင့် α€§α€›ိα€šာα€›ှာα€›α€”် ပုံα€žေα€”α€Š်း notation α€€ို ထောα€€်ပါထတိုင်း ပြောင်းα€›ေးပါα€žα€Š်။


$ \displaystyle S=\underset{{n\to \infty }}{\mathop{{\lim }}}\,\sum\limits_{{i=1}}^{n}{{f({{x}_{i}})\Delta x}}=\int_{a}^{b}{{f(x)dx}}$

The Definite Integral as the Area of a Region

area_under_curve
If $ \displaystyle f$ is continuous and nonnegative on the closed interval $ \displaystyle [a, b]$, then the area of the region bounded by the graph of $ \displaystyle f$, the $ \displaystyle x$-axis, and the vertical lines $ \displaystyle x = a$ and $ \displaystyle x = b$ is $ \displaystyle A$, then

$ \displaystyle A=\int_{a}^{b}{{f(x)dx}}$
α€…ာဖတ်α€žူ၏ ထမြင်α€€ို α€œေးα€…ားα€…ွာα€…ောင့်α€™ျှော်α€œျα€€်!

Post a Comment

To be published, comments must be reviewed by the administrator *

Previous Post Next Post
πŸ’¬ 1
TM
Target Mathematics
Usually replies instantly
TM
Target Mathematics α€™ှ α€€ူα€Šီα€›α€”် α€‘α€žα€„့်α€›ှိပါα€α€š်။ α€˜ာα€™ျား α€žိα€›ှိချင်ပါα€žα€œဲ။ Target Mathematics Facebook Page α€™ှာα€œဲ တိုα€€်α€›ိုα€€် α€™ေးα€™ြα€”်းα€”ိုင်ပါα€α€š်