Enunciado

Use a Regra do Ponto Médio com o valor dado n para aproximar a integral. Arredonde cada reposta para quatro casas decimais.

∫ 0 1 sen ⁡ ( x 2 ) d x ,   n = 5

Passo 1

Nessa questão temos a seguinte função:

f x = s e n x 2

E queremos encontrar a sua integral indo de x = 0 até x = 1 usando a Regra do Ponto Médio com 5   subintervalos.

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

A soma de Riemann para uma função f ( x ) com n subintervalos pode ser definida pelo seguinte somatório:

S = ∑ i = 1 n f x i Δ x

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 = x f - x 0 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

Encontrando o delta:

Δ x = x f - x 0 n

∆ x = 1 - 0 5 = 1 5 = 0,2

Os pontos extremos dos subintervalos são:

x 0 = 0 ; x 1 = 0,2 ; x 2 = 0,4 ; x 3 = 0,6 ; x 4 = 0,8 ; x 5 = 1,0

Os pontos médios dos subintervalos de comprimento 0,2 que variam de 0 até 1 são portanto:

x 1 - = 0,1 ; x 2 - = 0,3 ; x 3 - = 0,5 ; x 4 - = 0,7 ; x 5 - = 0,9

Passo 3

Pela Regra do Ponto Médio temos:

∫ 0 1 sen ⁡ x 2 d x ≈ ∑ i = 1 5 f x - i ∆ x

E esse somatório resulta em:

∑ i = 1 5 f x - i ∆ x = f 0,1 Δ x + f 0,3 Δ x + f 0,5 Δ x + f 0,7 Δ x + f 0,9 Δ x

Colocando o Δ x em evidência e substituindo a função f x = s e n x 2 teremos:

∑ i = 1 5 f x - i ∆ x 0.2 sen ⁡ 0.1 2 + sen ⁡ 0.3 2 + sen ⁡ 0.5 2 + sen ⁡ 0.7 2 + sen ⁡ 0.9 2

∑ i = 1 5 f x - i ∆ x ≈ 0.3084

Resposta

0.3084

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