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輸入計算

數學公式

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結果

步長 h = (b - a) / n
0.4
51 sample points: f(a) ... f(b)
取樣點數 (n+1) 51
起點的函數值(x = a) -9.160928
終點的函數值(x = b) 10.839072
i x f(x)
-10 -9.160928
-9.6 -8.615312
-9.2 -8.225156
-8.8 -7.988907
-8.4 -7.880711
-8 -7.8545
-7.6 -7.85126
-7.2 -7.808351
-6.8 -7.669397
-6.4 -7.393185
-6 -6.96017
-5.6 -6.375566
-5.2 -5.668517
-4.8 -4.887499
-4.4 -4.092667
-4 -3.346356
-3.6 -2.703242
-3.2 -2.201705
-2.8 -1.857778
-2.4 -1.662606
-2 -1.583853
-1.6 -1.5708
-1.2 -1.562358
-0.8 -1.496707
-0.4 -1.321061
0 -1
0.4 -0.521061
0.8 0.103293
1.2 0.837642
1.6 1.6292
2 2.416147
2.4 3.137394
2.8 3.742222
3.2 4.198295
3.6 4.496758
4 4.653644
4.4 4.707333
4.8 4.712501
5.2 4.731483
5.6 4.824434
6 5.03983
6.4 5.406815
6.8 5.930603
7.2 6.591649
7.6 7.34874
8 8.1455
8.4 8.919289
8.8 9.611093
9.2 10.174844
9.6 10.584688
10 10.839072

這個工具的用途

這個計算機接受任意單變數函數 \(f(x)\)、一個從 \(a\) 到 \(b\) 的閉區間,以及分割數 \(n\)。它會建立 \(n+1\) 個等距取樣點及對應的函數值表格,並呈現曲線在整個區間上的變化趨勢。無論是繪製圖形、尋找正負號變化(即根的所在位置),或是為梯形法、二分法等數值方法準備資料,都非常實用。

使用方式

請以標準數學符號輸入含 \(x\) 的算式:加減乘除使用 + - * /,次方使用 ^,並可搭配括號與下列函數:sin、cos、tan、asin、acos、atan、sinh、cosh、tanh、exp、sqrt、abs、ln 與 log。雙參數的 log(base, x) 可計算任意底數的對數,而 log(x) 則代表自然對數。系統亦支援常數 pi 與 e。接著設定下界 \(a\)、上界 \(b\),並從下拉選單選擇 \(n\)。所有三角函數的引數一律以弧度(radian)計算,而非角度。

公式說明

步長為 \(h = (b - a) / n\)。每個取樣點為 \(x_i = a + i\,h\),其中 \(i\) 從 0 取到 \(n\),因此恰好得到 \(n + 1\) 個點:\(f(a)\)、\(f(a+h)\)、\(f(a+2h)\)、……、\(f(b)\)。每個值 \(y_i\) 都是將解析後的算式代入 \(x = x_i\) 計算而得。若函數在某點無定義(例如除以零、對非正數取對數、對負數開根號),該點會被標示為「未定義」。

$$\begin{gathered} x_i = a + i\,h, \qquad y_i = f(x_i) \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} h &= \dfrac{b - a}{n} \\ i &= 0,\, 1,\, 2,\, \ldots,\, n \end{aligned} \right. \end{gathered}$$

數線上從 a 到 b 的區間被分成 n 個寬度為 h 的等距步長
區間 [a, b] 被分成 \(n\) 個寬度為 \(h\) 的相等子區間,得到取樣點 \(x_i\)。

範例演算

以 \(f(x) = x - \cos(x)\) 在 \([0, \pi]\) 區間、\(n = 4\) 為例,\(h = \pi/4 = 0.785398\)。各點的值為:\(x=0\) 時為 \(-1\);\(x=0.7854\) 時為 \(0.0783\);\(x=1.5708\) 時為 \(1.5708\);\(x=2.3562\) 時為 \(3.0633\);\(x=3.1416\) 時為 \(4.1416\)。曲線由 \(-1\) 穩定上升至約 \(4.14\),並在 \(x = 0\) 稍後處通過零點。

平滑曲線 y 等於 f(x),帶有取樣點和 x 與 f(x) 的數值表
每個 \(x_i\) 產生一個值 \(y_i = f(x_i)\),填入表格並描出曲線。

常見問題

角度是以度(degree)為單位嗎?不是。sin、cos 與 tan 都使用弧度。若要換算角度,請將度數乘以 \(\pi/180\)。

總共會產生幾個點?永遠是 \(n + 1\) 個,因為兩個端點 \(a\) 與 \(b\) 都會被包含在內。

如果 a 大於 b 會怎樣?步長 \(h\) 會變成負值,表格便從 \(a\) 往下遞減至 \(b\),計算結果仍然有效。

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