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Investigación Métodos de Integración 1. Método de Trapecio es un método de integración numérica, es decir, un método para calcular aproximadamente el valor de la integral definida La regla se basa en aproximar el valor de la integral de f(x) por el de la función lineal que pasa a través de los puntos (a, f(a)) y (b, f(b)). La integral de ésta es igual al área del trapecio bajo la gráfica de la función lineal. Se sigue que y donde el término error corresponde a: Siendo un número perteneciente al intervalo [a,b]. La función f(x) (en azul) es aproximada por la función lineal (en rojo). La regla del trapecio compuesta o regla de los trapecios es una forma de aproximar una integral definida utilizando n trapecios. En la formulación de este método se supone que f es continua y positiva en el intervalo [a,b]. De tal modo la integral definida representa el área de la región delimitada por la gráfica de f y el eje x, desde x=a hasta x=b. Primero se divide el intervalo [a,b] en n subintervalos, cada uno de ancho . Después de realizar todo el proceso matemático se llega a la siguiente fórmula: http://es.wikipedia.org/wiki/Integraci%C3%B3n_num%C3%A9rica http://es.wikipedia.org/wiki/Integral_definida http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_lineal http://es.wikipedia.org/wiki/Trapecio_%28geometr%C3%ADa%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Intervalo_%28matem%C3%A1tica%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_lineal Donde y n es el número de divisiones La expresión anterior también se puede escribir como: El error en esta aproximación se corresponde con : Siendo n el número de subintervalos Ejemplo Primero se obtiene h, de los límites de la integral que representan a y b y para n=6 queda: . Y ahora se sustituye en la fórmula = y queda: = En este caso no se comete ningún error en el cálculo (el resultado es exacto) porque la función sujeta a integración es lineal. 2. Método de Simpson El Método de Simpson sustituye a la curva por una serie de arcos contiguos, cada uno de estos arcos es un arco de parábola de eje vertical. Esto nos lleva a aproximar el área bajo la curva mediante la suma de las áreas bajo cada arco de parábola. El procedimiento es similar al de los Trapecios, con la siguiente condición: • El número de subintervalos debe ser un número par. Esta condición surge del hecho que para definir la ecuación de una parábola se necesitan tres puntos. Esta es una construcción dinámica. • Deslizando los puntos a y b sobre el eje de abscisas variamos el intervalo de integración . [a;b] • El deslizador n nos permite variar la cantidad de subintervalos. • Podemos cambiar la función integrando ingresando una nueva en la Barra de Entrada al pie de esta ventana. Ejemplo: "f(x) = x^2 + 1" 3. Método de cuadraturas de Gauss La cuadratura de Gauss aproxima el integral de una función en un intervalo [a,b] centrado en cero mediante un cálculo numérico con menos operaciones y evaluaciones de la función. Se representa como una suma ponderada: I≅c0f(x0)+c1f(x1) para la fórmula de dos puntos se tiene obtiene: para un intervalo de evaluación desplazado en el eje x se requiere convertir los puntos al nuevo rango. Se desplaza el punto cero al centro del intervalo [a,b] y se obtiene: con lo que el resultado aproximado del integral se convierte en: cuya fórmula es semejante a una mejor aproximación de un trapecio, cuyos promedios de alturas son puntos internos de [a,b], concepto mostrado en la gráfica. Bibliografía Del Rosario, E. (s/f). 5.4 Cuadratura de Gauss – Métodos numéricos. Edu.ec. Recuperado el 3 de septiembre de 2022, de http://blog.espol.edu.ec/analisisnumerico/cuadratura-de-gauss/ Publicado Por, U. (s/f). Métodos Numéricos. Blogspot.com. Recuperado el 3 de septiembre de 2022, de https://ittmetodosnumericos.blogspot.com/2015/05/metodo-del-trapecio.html /u/joroman. (s/f). Integración Numérica: Método de Simpson. GeoGebra. Recuperado el 3 de septiembre de 2022, de https://www.geogebra.org/m/tWqP2wQs
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