Enunciado

Use a regra do ponto médio como o valor dado n = 5   para aproximar a integral ∫ 0 2 x x + 1 d x     . Arredonde cada resposta para quatro casas decimais.

Passo 1

Opa, bora fazer essa questão?!Temos a seguinte integral:

∫ 0 2 x x + 1 d x  

E queremos calcula-la usando a regra do ponto médio com n = 5 subintervalos, pra isso vamos relembrar o que essa regra diz:

A regra do ponto médio se trata de uma soma de Riemann calculada com valores de x do ponto médio dos subintervalos.

∫ a b   f x d x ≈ ∑ i = 0 n   f x i - Δ x

∫ a b   f x d x = Δ x [   f x i - + ⋯ + f x n - ]

Ela representa a soma das áreas de retângulos que são obtidos a partir da função.

A ideia é basicamente dividir o intervalo em n   subintervalos Δ x igualmente espaçados.

Δ x = b - a n

Esses Δ x serão as bases dos retângulos.

Para a altura do retângulo, pega-se o valor da função em um ponto x dentro do subintervalo Δ x .

f x i

E aí há três opções.

Escolher um valor da função calculado no x do extremo esquerdo do subintervalo ( x i - 1 ) , do meio do subintervalo ( x i - ) ou do extremo direito do subintervalo ( x i ).

Passo 2

Temos que a = 0 e b = 2 . Então

Δ x = 2 - 0 5

Δ x = 2 5 = 0,4

Nossos intervalos possuem comprimento 0,4 e variam de 0 até 2 .

Os intervalos e seus pontos médios são:

0 ; 0,4 → 1 2 0 + 0,4 = 0,2

0,4 ; 0,8 → 1 2 0,4 + 0,8 = 0,6

0,8 ; 1,2 → 1 2 0,8 + 1,2 = 1,0

1,2 ; 1,6 → 1 2 1,2 + 1,6 = 1,4

1,6 ; 2,0 → 1 2 1,6 + 2 = 1,8

Assim, pela regra do ponto médio:

∫ 0 2 x x + 1 d x ≈ ∑ i = 1 5 x - x - + 1 Δ x

E esse somatório vale portanto:

∑ i = 1 5 x - x - + 1 Δ x =   0,4 0,2 0,2 + 1 + 0,6 0,6 + 1 + 1 1 + 1 + 1,4 1,4 + 1 + 1,8 1,8 + 1

∑ i = 1 5 x - x - + 1 Δ x ≈ 0,9071  

Prontinho! Acabou! 😊

Resposta

∫ 0 2 x x + 1 d x ≈ 0,9071

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Use a) a regra do trapézio, b) a regra do ponto médio, e c) a regra de Simpson para aproximar a a integral dada com os valores dados de n . (Aproxime sua resposta para seis casas decimais.)
Use a) a regra do trapézio, b) a regra do ponto médio, e c) a regra de Simpson para aproximar a a integral dada com os valores dados de n . (Aproxime sua resposta para seis casas decimais.)