Enunciado

Use as desigualdades (12), (13) e (14) da Seção 7.7 para encontrar cotas superiores para os erros nas partes (a), (b) e (c) dos exercícios indicados.

Exercício 41.

Passo 1

Para encontrarmos a cota superior do erro referente ao ponto médio, usaremos a expressão:

E M = ∫ a b f x d x - M n ≤ b - a 3 K 2 24 n 2

Sabendo que a = 1 , b = 3 , vamos calcular derivada segunda, para o valor de K 2 :

K 2 = f ' ' x = 3 4 x + 1 5 2

Sendo o intervalo de [ 1,3 ] , para encontrarmos o valor máximo, fazemos:

K 2 = f ' ' 1 = 3 2 32

Assim, podemos substituir na expressão:

E M ≤ 2 3 3 2 32 24 × 10 2 ≈ 0,000441942

Passo 2

Para encontrarmos a cota superior do erro referente a aproximação trapezoidal, usaremos a expressão:

E T = ∫ a b f x d x - T n ≤ b - a 3 K 2 12 n 2

Tendo todos os dados, podemos substituir na expressão:

E T ≤ 2 3 3 2 32 12 × 10 2 ≈ 0,000 883883

Passo 3

E, por fim, a cota superior do erro referente a regra de simpson, usaremos a expressão:

E S = ∫ a b f x d x - S n ≤ b - a 5 K 4 180 n 4

Sabendo que a = 1 , b = 3 , vamos calcular derivada segunda, para o valor de K 4 :

K 4 = f ' ' ' ' x = 105 16 x + 1 9 2

Sendo o intervalo de [ 1,3 ] , para encontrarmos o valor máximo, fazemos:

K 4 = f ' ' ' ' 1 = 105 2 51 2

Assim, podemos substituir na expressão:

E S ≤ 2 5 105 2 512 180 × 2 0 4 ≈ 3,22249 × 10 - 7

Prontinho!!

Resposta

E M ≈ 0,000441942

E T ≈ 0,000883883

E S ≈ 3,22249 × 10 - 7

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