유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
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1.CLP-2 · 1.11절 · 32번대학 수준우리말 번역
적분 ∫1x21t1dt 를 심프슨 공식으로 어림하여 함수 logx 를 유리함수로 어림하세요. 구간 [1,3] 의 모든 x 에 대해 유리함수 f(x) 와 logx 의 오차가 0.1 이하가 되도록 하세요.
영어 원문 보기
Approximate the function logx with a rational function by approximating the integral ∫1x21t1dt using Simpson's rule. Your rational function f(x) should approximate logx with an error of not more than 0.1 for any x in the interval [1,3].
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정답·풀이 보기
∫1xt1dt 를 심프슨 공식으로 어림하기 전에, 몇 개의 구간을 사용할지 알아야 한다. 그러려면 오차의 한계를 구해야 하고, 이는 dt4d4{t1} 의 한계를 구해야 한다는 뜻이다.
아래는 어림한 함수 f(x) 와 자연로그 함수를 같은 좌표축에 나타낸 그래프이다. 자연로그 함수는 붉은 점선으로, 어림한 함수는 푸른 실선으로 나타냈다. 어림한 함수는 작은 양수 x 에 대해 꽤 정확해 보인다.
원본 교재 풀이(영어)
Before we can take our Simpson's rule approximation of ∫1xt1dt, we need to know how many intervals to use. That means we need to bound our error, which means we need to bound dt4d4{t1}.
Now, we can find an appropriate n to ensure our error will be be less than 0.1 for any x in [1,3]:
180n4L(b−a)5180n424(x−1)5n4Because x−1≤2 for every x in [1,3], if n4>1824⋅25, then n4>1824⋅(x−1)5 for every allowed x.n4n<0.1<101>1824⋅(x−1)5>1824⋅25=3128>43128≈2.6
Since n must be even, n=4 is enough intervals to guarantee our error is not too high for any x in [1,3]. Now we find our Simpson's rule approximation with n=4, a=1, b=x, and Δx=4x−1. The points where we evaluate t1 are:
Below is a graph of our approximation f(x) and natural logarithm on the same axes. The natural logarithm function is shown red and dashed, while our approximating function is solid blue. Our approximation appears to be quite accurate for small, positive values of x.