0阶欧拉麦克劳林公式

求和与积分的联系

欧拉麦克劳林公式(E-M公式)“建立起积分与和式的桥梁

(0阶欧拉麦克劳林公式)

$$\sum_{a}^{b}f(k)=\int_a^bf(x)dx+\frac{f(a)+f(b)}{2}+\int_a^b(x-[x]-\frac{1}{2})f'(x)dx$$

证明: 利用$x-\frac{1}{2}$在实数范围内周期为一的延拓函数

$$\int_a^b(x-[x]-\frac{1}{2})f'(x)dx=\sum_{k=a}^{b-1}\int_k^{k+1}(x-[x]-\frac{1}{2})f'(x)dx$$

做变量代换

$$=\sum_{k=a}^{b-1}\int_0^{1}(x-\frac{1}{2})f'(x+k)d(x+k)$$$$=\sum_{k=a}^{b-1}\int_0^{1}(x-\frac{1}{2})df(x+k)$$$$=\sum_{k=a}^{b-1}((x-\frac{1}{2})f(x+k)|_0^1-\int_0^1f(x+k)dx)$$$$=\sum_{k=a}^{b-1}\frac{f(k)+f(k+1)}{2}-\int_a^bf(x)dx$$$$=\sum_{a}^{b}f(k)+\frac{f(a)+f(b)}{2}-\int_a^bf(x)dx$$

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