技術士 過去問
令和7年度(2025年)
問15 (基礎科目「解析に関するもの」 問3)

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問題

技術士試験 令和7年度(2025年) 問15(基礎科目「解析に関するもの」 問3) (訂正依頼・報告はこちら)

図のような関数y=f(x)をαからcの区間で定積分した値を、シンプソン法(2次のニュートン・コーツの閉公式)により近似的に求めたい。このときに用いる式として、最も適切なものはどれか。ただし、a,b,cはx軸上に等間隔(幅ん)に並んだ点である。
問題文の画像
  • h/2(f(a)+f(c))
  • h(f(a)+f(c))
  • h/6(f(a)+4f(b)+f(c))
  • h/4(f(a)+4f(b)+f(c))
  • h/3(f(a)+4f(b)+f(c))

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この過去問の解説 (3件)

01

関数y=f(x)をαからcの区間で定積分した値を、シンプソン法(2次のニュートン・コーツの閉公式)により近似的に求める問題です。

 

問題図のように、関数f(x)のx=aからcまでの積分は、シンプソンの公式から、次のようになります。

(a+c)/2は、aとbとcの位置関係が図のようになるため、aとcの中間点 b となります。

4f(a+c)/2=4 f(b)

 

図から、c-a=2hとなるため、(c-a)/6=h/3です。

したがって、

選択肢5. h/3(f(a)+4f(b)+f(c))

冒頭解説通りの計算結果です

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02

この問題は、シンプソン法(2次のニュートン・コーツ閉公式)の基本形をそのまま使えば良いです。

区間 [a, c] [a, c] [a, c] を等間隔 h(bが中点)で分けているので、h=(c−a)/2​, b= (a+c)/2​、

この時のシンプソン公式は、∫(aからc)f(x)dx≈h/3​[f(a)+4f(b)+f(c)]となります。

選択肢1. h/2(f(a)+f(c))

この選択肢は不適切です。

選択肢2. h(f(a)+f(c))

この選択肢は不適切です。

選択肢3. h/6(f(a)+4f(b)+f(c))

この選択肢は不適切です。

選択肢4. h/4(f(a)+4f(b)+f(c))

この選択肢は不適切です。

選択肢5. h/3(f(a)+4f(b)+f(c))

この選択肢が適切で正解です。

まとめ

全体にh/3を掛けることがポイントです。

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03

この問題では、シンプソン法の基本公式を覚えているかがポイントです。

選択肢5. h/3(f(a)+4f(b)+f(c))

これが最も適切です。


シンプソン法では、a、b、cが等間隔で、
b−a=c−b=h
のとき、

∫[aからc] f(x)dx ≈ h/3(f(a)+4f(b)+f(c))

を使います。


真ん中の点bの値を4倍するのが特徴です。

まとめ

a、b、cが等間隔に並んでいて、その間隔がhなので、aからcまでの積分は、両端の値と真ん中の値を1:4:1で使う形になります。

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