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Apuntes

Ejercicios: Trapecios, Simpson y control del error

Practica★☆☆
Aproxima $\int_0^2x^2\,dx$ mediante la regla del trapecio simple y compara con el valor exacto. La figura ilustra los datos y relaciones del problema.

Aproxima $\int_0^2x^2\,dx$ mediante la regla del trapecio simple y compara con el valor exacto.

La figura ilustra los datos y relaciones del problema.

x y 0 1 2 1 4 (0, 0) (2, 4) y = x² Secante
Resolver
Practica★☆☆
Aplica el punto medio con un único subintervalo a $\int_0^2(x+1)\,dx$. Explica por qué aquí el resultado es exacto.

Aplica el punto medio con un único subintervalo a $\int_0^2(x+1)\,dx$. Explica por qué aquí el resultado es exacto.

Resolver
Practica★☆☆
Calcula el trapecio compuesto con $n=2$ para $\int_0^1x^2\,dx$. La figura ilustra los datos y relaciones del problema.

Calcula el trapecio compuesto con $n=2$ para $\int_0^1x^2\,dx$.

La figura ilustra los datos y relaciones del problema.

x y 0 0,5 1 0,25 1 y = x² Secante (0,5; 0,25) (1; 1) T₁ T₂
Resolver
Practica★☆☆
Aplica Simpson simple a $\int_0^2x^3\,dx$.

Aplica Simpson simple a $\int_0^2x^3\,dx$.

Resolver
Practica★★☆
La velocidad de un móvil, en $\text{m/s}$, se registra en $t=0,1,2,3$ segundos con valores $0,2,3,3$. Estima el desplazamiento con trapecios y explica por qué no puedes…

La velocidad de un móvil, en $\text{m/s}$, se registra en $t=0,1,2,3$ segundos con valores $0,2,3,3$. Estima el desplazamiento con trapecios y explica por qué no puedes certificar el error con estos datos solamente.

Resolver
Practica★★☆
Para $f\in C^2([a,b])$, usa $|E_T|\le(b-a)^3\max|f''|/(12n^2)$. ¿Cuántos subintervalos iguales garantizan error menor que $10^{-3}$ al integrar $x^2$ en $[0,1]$ con…

Para $f\in C^2([a,b])$, usa $|E_T|\le(b-a)^3\max|f''|/(12n^2)$. ¿Cuántos subintervalos iguales garantizan error menor que $10^{-3}$ al integrar $x^2$ en $[0,1]$ con trapecios?

Resolver
Practica★★☆
Aproxima $\int_0^1e^x\,dx$ con Simpson compuesto y $n=4$. Da la expresión exacta de la aproximación, sin redondear.

Aproxima $\int_0^1e^x\,dx$ con Simpson compuesto y $n=4$. Da la expresión exacta de la aproximación, sin redondear.

Resolver
Practica★★☆
Usa $|E_S|\le(b-a)^5\max|f^{(4)}|/(180n^4)$ para dar una cota del error de Simpson compuesto con $n=4$ en $\int_0^1e^x\,dx$.

Usa $|E_S|\le(b-a)^5\max|f^{(4)}|/(180n^4)$ para dar una cota del error de Simpson compuesto con $n=4$ en $\int_0^1e^x\,dx$.

Resolver
Practica★★☆
Sin integrar, decide si el trapecio compuesto sobreestima o subestima $\int_0^1\sqrt{1+x}\,dx$. Justifica geométricamente y por la segunda derivada. La figura ilustra…

Sin integrar, decide si el trapecio compuesto sobreestima o subestima $\int_0^1\sqrt{1+x}\,dx$. Justifica geométricamente y por la segunda derivada.

La figura ilustra los datos y relaciones del problema.

0 0,25 0,5 0,75 1 x 1 √2 y y = √(1 + x) T₁ T₂ T₃ T₄
Resolver
Practica★★☆
Para $\int_0^1x^4\,dx$, calcula Simpson simple, su error exacto y la cota basada en $\max|f^{(4)}|$.

Para $\int_0^1x^4\,dx$, calcula Simpson simple, su error exacto y la cota basada en $\max|f^{(4)}|$.

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Practica★★★
Se aproxima $\int_0^1\sqrt x\,dx$ mediante trapecios uniformes. Explica por qué la cota clásica con $\max|f''|$ no se aplica y propone un cambio de variable que permita…

Se aproxima $\int_0^1\sqrt x\,dx$ mediante trapecios uniformes. Explica por qué la cota clásica con $\max|f''|$ no se aplica y propone un cambio de variable que permita integrar exactamente con trapecios.

Resolver
Practica★★★
Para integrar $\cos x$ en $[0,\pi/2]$ con Simpson compuesto, usa la cota estándar para hallar el menor número par $n$ que garantice error menor que $10^{-6}$. Puedes…

Para integrar $\cos x$ en $[0,\pi/2]$ con Simpson compuesto, usa la cota estándar para hallar el menor número par $n$ que garantice error menor que $10^{-6}$. Puedes usar $\pi<22/7$.

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Practica★★★
Demuestra que Simpson simple integra exactamente todo polinomio de grado a lo sumo tres en $[-h,h]$. Usa linealidad y comprueba cuatro monomios.

Demuestra que Simpson simple integra exactamente todo polinomio de grado a lo sumo tres en $[-h,h]$. Usa linealidad y comprueba cuatro monomios.

Resolver
Practica★★★
Las aproximaciones de trapecios de una integral cumplen $T_n=I+c/n^2+d/n^4+o(n^{-4})$. Forma una combinación de $T_n$ y $T_{2n}$ que elimine el término de orden…

Las aproximaciones de trapecios de una integral cumplen $T_n=I+c/n^2+d/n^4+o(n^{-4})$. Forma una combinación de $T_n$ y $T_{2n}$ que elimine el término de orden $n^{-2}$, y determina el término principal restante si $d\ne0$.

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