数値積分(面積計算)ツール

実験データを貼り付けるだけで、台形則・シンプソン則による数値積分を行い、グラフ下の面積を算出します。 応力ひずみ線図から靭性を求める、電力の時間積分から電力量を求める、といった用途に使えます。

積分範囲 X:空欄なら全データを積分
有効数字:(空白の場合は4桁)
このツールの使い方と理論

実験データの数値積分とは

実験で得られるのは連続的な関数ではなく、飛び飛びの測定点です。そのため「グラフの下の面積」を 求めたいとき、数式を積分するのではなく、測定点をつないで近似的に面積を計算します。これを数値積分といいます。

代表的な用途は次のとおりです。

  • 応力ひずみ線図の面積から靭性(破断までに吸収したエネルギー)を求める
  • 電力の時間変化を積分して電力量を求める
  • クロマトグラフや分光スペクトルのピーク面積を求める
  • 速度の時間積分から移動距離を求める

使い方

  1. 1列目にX、2列目以降にYを置いたデータを貼り付けます(複数系列を同時に計算できます)。
  2. 一部の区間だけを積分したい場合は、積分範囲のXを指定します(空欄なら全データ)。
  3. 実行すると台形則・シンプソン則の積分値が表示され、積分した範囲がグラフ上で塗られます。

台形則とシンプソン則

  • 台形則:隣り合う2点を直線で結び、台形の面積を足し合わせます。 点の間隔が不揃いでも使えるため、実験データでは最も扱いやすい方法です。
  • シンプソン則:3点ごとに放物線をあてはめて面積を求めます。 なめらかな関数に対しては台形則より高精度ですが、Xが等間隔であることが条件です。

本ツールは台形則を常に計算し、シンプソン則は適用条件を満たす場合のみ計算します。 条件を満たさない場合はその理由を表示します。データ点が偶数個のときは、最後の1区間だけ台形則で補います。

よくある質問(FAQ)
台形則とシンプソン則で値が違います。どちらを使えばよいですか?

両者の差は数値積分の誤差の目安になります。データが等間隔でなめらかならシンプソン則の方が 真値に近いことが多いですが、実験データでは台形則を採用し「台形則により算出した」と明記するのが一般的です。 差が大きい場合は測定点が粗すぎる可能性があります。

「シンプソン則は適用できません」と表示されます。

Xの間隔が一様でない場合に表示されます。測定間隔が不揃いなデータでは正常な挙動なので、 台形則の値をお使いください。

Yが負の値を含む場合はどうなりますか?

符号付きで積分されます(X軸より下の部分は負の面積として引かれます)。 絶対値の面積が必要な場合は、範囲を分けて計算してください。

累積積分の表示は何に使えますか?

始点から各点までの積分値の変化を第2軸に表示します。どの区間で面積が大きく増えているかを 確認したいときに便利です。

データの並び順がバラバラでも大丈夫ですか?

計算前にXの昇順へ自動で並べ替えます。ただし同じXに複数のYがある場合は意図しない結果になることがあります。

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