Uno de los problemas matemáticos más frecuentes es el cálculo del área que se forma entre una función f(x), el eje x y los límites a y b.
CÁLCULO DE ÁREAS
Uno de los
problemas matemáticos más frecuentes es el cálculo del área que se forma entre
una función f(x), el eje x y los límites a y b.
Partiendo
del hecho que la función y los valores a y b son
conocidos. a se considera como el límite inferior y b se considera como límite
superior. En este tipo de problemas se
pueden obtener dos tipos de soluciones:
*Soluciones
algebraicas: se obtiene una fórmula precisa y exacta para el área solicitada.
*Soluciones
numéricas: se calcula numéricamente una estimación del área.
Desde
luego, la soluciones algebraicas son mejores que las numéricas, porque son
exactas.
Además de
aplicar la regla trapezoidal o Rectangular con segmentos o sub áreas cada vez
más pequeñas, otra manera de obtener una estimación aún más exacta de una
integral, es la de usar polinomios de orden superior para conectar los puntos,
en el caso particular del método que usa orden 2, es decir de la forma .
A las
fórmulas resultantes de calcular la integral bajo estos polinomios se les
conoce como reglas de Simpson.
Modelo
Simpson
Para efectos de la demostración
del método de Simpson, se asume cada sub área como un pequeño arco de parábola de
la forma
Cuadro Comparativo
Ventajas
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Desventajas
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Proporciona resultados exactos para polinomios cúbicos aun
cuando se derive de una parábola, es decir, tiene una precisión de tercer
orden aun cuando se base en solo tres puntos
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Es una
sucesión de curva que es amoldada a la forma de la función
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Una ventaja del método es que es directo, es decir, que no
necesita iteraciones para llegar a su resultado.
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El método
se aplica si y solo si cumple con las condiciones específicas que este
requiere, de lo contrario en las funciones que no cumplan con las mismas, no
se podrán realizar
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Para la identificación de datos correctos en la integral aproximada
se efectúa por lo menos integraciones con distinto número de sub-intervalos.
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Trabaja
con dos grandes secciones, y a su vez con dos márgenes de acotación.
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