Metodos Numericos
-
Upload
erick-jordan-zambrano -
Category
Documents
-
view
45 -
download
7
description
Transcript of Metodos Numericos
METODOS NUMERICOS
DEBER N.-6
Departamento de Ciencias Exactas
Ing. Fabian Ordonez
Estudiantes:
Daniela RomeroErick Zambrano
12-02-2015
1
Deber
1. Sea f(x)=csc(x), con x en radianes. Calcule aproximaciones a f’(0.6) usando las formulasde diferencias centradas de orden O(h2) y O(h4) tomando h=0.1; h=0.01 y h=0.001 condiez cifras significativas, calcule el error en cada caso, resuma la informacion en unatabla y determine el menor error que representa la mejor aproximacion.
DESARROLLO
f (x) = csc(x)
csc′(x) = −csc(x) ∗ cot(x)
csc′(x) = −csc(0.6) ∗ cot(0.6)
csc′(x) = −2.5887105840
h1 = 0.1h2 = 0.01h3 = 0.001Formula de diferencia finita para f’(x) de orden O(h2)
f ′(x) =f(x+h)− f(x−h)
2h
h1 = 0.1 :f ′(x) = csc(0.7)−csc(0.5)
0.2 = −2.667796579882
h2 = 0.01 :f ′(x) = sec(0.61)−sec(0.59)
0.02 = −2.58947961654
h3 = 0.001 :f ′(x) = sec(0.601)−sec(0.599)
0.002 = −2.58871827225
Formula de diferencia finita para f’(x) de orden O(h4)
2
f ′(X) =− f(x+2h)+8 f(x+h)−8 f(x−h)+ f(x−2h)
12h
h1 = 0.1 :f ′(X) = −csc(0.8)+8csc(0.7)−8csc(0.5)+csc(0.4)
1.2 = −2.5787915763768
h2 = 0.01 :f ′(X) = −sec(0.62)+8sec(0.61)−8sec(0.59)+sec(0.58)
0.12 = −2.5887097256767
h3 = 0.001 :f ′(X) = −sec(0.602)+8sec(0.601)−8sec(0.599)+sec(0.598)
0.012 = −2.588710583975
TABLA
h Orden 2 Error orden 2 Orden 4 Error orden 40.1 -2.6677965798 0.0790859958 -2.5787915763 0.0099190077
0.01 -2.5894796165 0.000769032 -2.5887097256 0.00000085840.001 -2.5887182722 0.0000076882 -2.5887105839 0.0000000001
Mediante este calculo pudimos observar que f’(x) con h=0.001 representa la mejoraproximacion en orden 2 y 4 para verificar esto podemos visualizar los distintos erro-res en la tabla .
2. Sea f (x) = eSin(x), realice lo solicitado en el ejercicio anterior para aproximar f ′(2.3).
DESARROLLOf (x) = eSin(x)
=> f ′(x) = (Sin(x))′ ∗ eSin(x)
=> cos(x) ∗ eSin(x)
=> f ′(2.3) = −1.4044615125
h1 = 0.1h2 = 0.01h3 = 0.001Formula de diferencia finita para f’(x) de orden O(h2)
3
f ′(x) =f(x+h)− f(x−h)
2h
h1 = 0.1 :f ′(x) = eSin(2.4)−eSin(2.2)
0.2 = −1.3979384601
h2 = 0.01 :f ′(x) = eSin(2.31)−eSin(2.29)
0.02 = −1.4043961319
h3 = 0.001 :f ′(x) = eSin(2.301)−eSin(2.299)
0.002 = −1.4044608587
Formula de diferencia finita para f’(x) de orden O(h4)
f ′(X) =− f(x+2h)+8 f(x+h)−8 f(x−h)+ f(x−2h)
12h
h1 = 0.1 :f ′(X) = −eSin(2.5)+8eSin(2.4)−8eSin(2.2)+eSin(2.1)
1.2 = −1.4044011675
h2 = 0.01 :f ′(X) = −eSin(2.32)+8eSin(2.31)−8eSin(2.29)+eSin(2.28)
0.12 = −1.4044615064
h3 = 0.001 :f ′(X) = −eSin(2.302)+8eSin(2.301)−8eSin(2.299)+eSin(2.298)
0.012 = −1.4044615125
TABLAh Orden 2 Error de orden 2 Orden 4 Error de orden 4
0.1 -1.3979384601 0.0065230524 -1.4044011675 0.00006034500.01 -1.4043961319 0.0000653806 -1.4044615064 0.00000000060.001 -1.4044608587 0.0000006538 -1.4044615125 0.0000000000
Mediante este calculo pudimos observar que f’(x) con h=0.001 representa la mejoraproximacion en orden 2 y 4 para verificar esto podemos visualizar los distintos erro-res en la tabla incluso con orden 4 y h=0.001 con aproximacion 10 el valor es cero .
3. Usando el desarrollo de Taylor para f (x + h), f (x− h), f (x + 2h) y f (x− 2h), deduzca
4
la formula de diferencias centradas f (3)(x) y f (4)(x)
f (3)(x) = f (x+2h)−2 f (x+h)+2 f (x−h)− f (x−2h)2h3 (1)
f (x + 2h) = f (x) + 2 f ′(x)h + 2 f ′′(x)h2 + 4h3 f ′′′(x)3
f (x− 2h) = f (x)− 2 f ′(x)h + 2 f ′′(x)h2 − 4h3 f ′′′(x)3
2 f (x + h) = 2 f (x) + 2 f ′(x)h + h2 f ′′(x) + h3 f ′′′(x)3
2 f (x + h) = 2 f (x)− 2 f ′(x)h + h2 f ′′(x)− h3 f ′′′(x)3
f (x + 2h)− f (x− 2h) = 4 f ′(x)h + 8 f ′′′(x)h(3)3
− 2 f (x + h) + 2 f (x− h) = −4 f ′(x)h− 2 f ′′′(x)h3
3
f (x + 2h) − 2 f (x + h) + 2 f (x − h) − f (x − 2h) = 4 f ′(x)h + 8 f ′′′(x)h(3)3 − 4 f ′(x)h −
2 f ′′′(x)h3
3
f (x+2h)−2 f (x+h)+2 f (x−h)− f (x−2h)2h3 = 2 f ′(x)
h2 + 4 f ′′′(x)3 − 2 f ′(x)
h2 −1 f ′′′(x)
3
f (x+2h)−2 f (x+h)+2 f (x−h)− f (x−2h)2h3 = f ′′′(x)
f (4)(x) = f (x+2h)−4 f (x+h)+6 f (x)−4 f (x−h)− f (x−2h)h4 (2)
f (x + 2h) = f (x) + 2 f ′(x)h + 2 f ′′(x)h2 + 4h3 f ′′′(x)3 + 2 f (4)(x)h4
3
f (x− 2h) = f (x)− 2 f ′(x)h + 2 f ′′(x)h2 − 4h3 f ′′′(x)3 + 2 f (4)(x)h4
3
− 4 f (x + h) = −4 f (x)− 4 f ′(x)h− 2 f ′′(x)h2 − 2 f ′′′(x)h3
3 − 1 f (4)(x)h4
6
− 4 f (x + h) = −4 f (x) + 4 f ′(x)h− 2 f ′′(x)h2 + 2 f ′′′(x)h3
3 − 1 f (4)(x)h4
6
6 f (x)
5
f (x + 2h) + f (x − 2h) − 4 f (x + h) − 4 f (x − h) + 6 f (x) = 2 f (x) − 8 f (x) + 6 f (x) +
4 f ′′(x)h2 − 4 f ′′(x)h2 + 4 f (4)(x)h4
3 − f (4)(x)h4
3
f (x+2h)+ f (x−2h)−4 f (x+h)−4 f (x−h)+6 f (x)h4 = f (4)(x)
4. Determinar las aproximaciones centradas, regresivas y progresivas de orden O(h2) af’(xk) en cada uno de los cuatro puntos de la siguiente tabla, presente la informacioncalculada y resumida en una tabla.
x f(x)0.00 0.989920.10 0.9991350.20 0.9982950.30 0.987480
h=0.10
a) x=0.00
Centrada: No se puede calcular, porque no hay f(-0.10) en la tablaRegresiva: No se puede calcular, porque no hay el nodo x=-0.20
Progresiva:
f ′ = −3 f (0.00)+4 f (0.10)− f (0.20)0.2 = 0.142425
b) x=0.10
Centrada:f ′ = f (0.20)− f (0.00)
0.2 = 0.041875
Regresiva: No se puede calcular, porque no hay el nodo x=-0.10Progresiva:f ′ = −3 f (0.10)+4 f (0.20)− f (0.30)
0.2 = 0.041475
c) x=0.20
6
Centrada:f ′ = f (0.30)− f (0.10)
0.20 = −0.058275
Regresiva:f ′ = 3 f (0.20)−4 f (0.10)+ f (0.00)
0.2 = −0.058675
Progresiva: No se puede calcular, porque no hay el nodo x=0.40 para poder hallar f2
d) x=0.30
Centrada: No se puede calcular, porque no hay f(0.40) en la tablaRegresiva:f ′ = 3 f (0.30)−4 f (0.20)+ f (0.10)
0.2 = −0.158025
Progresiva: No se puede calcular, porque no existe un quinto nodo para poder hallarf2
TABLA
x 0.00 0.10 0.20 0.30Centrada –X– 0.041875 -0.058275 –X–Regresiva –X– –X– -0.058675 -0.158025Progresiva 0.142425 0.041475 –X– –X–
5. Calcule cada una de las siguientes integrales, utilizando los codigos compuestos estu-diados (Trapecio, Simpson y punto medio). Ademas analice el error absoluto
∫ 1
−1((1 + X2)−1) · dx (1)
Metodo del Trapecio Compuesto
Codigo
7
%Romero-Zambrano
%Ejercicio-6 Primera Integral
%16-02-2015
function It=trapeciocomp(f,a,b,n)
clc
clear all
fprintf(’\t\t\tMetodo del trapecio compuesto’);
fprintf(’\n\t\t\t=============================’)
f=(’1/(1+x^2)’);
fun=inline(f);
a=-1;
b=1;
n=400;
h=(b-a)/n;
It=0;
for i=1:n-1
x=a+h*i;
It=It+fun(x);
end
It=h*(fun(b)+fun(a))/2+h*It;
fprintf(’\nEl valor de la integral del trapecio compuesto es: %.9f ’,It)
ex=int(’1/(1+x^2)’,’x’,-1,1);
fprintf(’\nEl valor de la integral exacta es :’),ex
a=pi/2;
fprintf(’\npor lo tanto es %.9f: ’,a)
e=abs(It-a);
fprintf(’\nEl valor del error absoluto es %.9f:’,e)
Command windows del codigo en matlab:
Metodo del trapecio compuesto
=============================
El valor de la integral del trapecio compuesto es: 1.570794243
El valor de la integral exacta es :
ex =
8
pi/2
por lo tanto es 1.570796327:
El valor del error absoluto es 0.000002083:
Metodo de Simpson Compuesto
Codigo
%Romero-Zambrano
%Ejercicio-6 Primera Integral
%16-02-2015
function Isc=intsimpsoncomp(f,a,b,n)
clc
clear all
fprintf(’\t\t\tMetodo de Simpson compuesto’);
fprintf(’\n\t\t\t=============================’)
f=(’1/(1+x^2)’);
fun=inline(f);
a=-1;
b=1;
n=20;
h=(b-a)/(2*n);
Sp=0;
Si=0;
for i=1:n
x=a+h*(2*i-1);
Si=Si+fun(x);
end
for i=1:n-1
x=a+h*2*i;
Sp=Sp+fun(x);
end
Isc=h/3*((fun(a)+fun(b)+4*Si+2*Sp));
9
fprintf(’\nEl valor de la integral de simpson compuesto es %.9f: ’,Isc)
ex=int(’1/(1+x^2)’,’x’,-1,1);
fprintf(’\nEl valor de la integral exacta es :’),ex
a=pi/2;
fprintf(’\npor lo tanto es %.9f: ’,a)
e=abs(a-Isc);
fprintf(’\nEl valor del error absoluto es: %.9f’,e)
Command windows del codigo en matlab:
Metodo de Simpson compuesto
=============================
El valor de la integral de simpson compuesto es 1.570796326
El valor de la integral exacta es :
ex =
pi/2
por lo tanto es 1.570796327:
El valor del error absoluto es: 0.000000000
Metodo del Punto Medio
Codigo
%Romero-Zambrano
%Ejercicio 6 Primera Integral
%16-02-2015
function Ir=intreccomp(a,b,n,f)
clc
clear all
fprintf(’\t\t\tMetodo de Punto medio compuesto’);
fprintf(’\n\t\t\t===============================’)
f=(’1/(1+x^2)’);
10
fun=inline(f);
a=-1;
b=1;
n=20;
h=(b-a)/n;
Ir=0;
for i=1:n;
x=a+h*i;
Ir=Ir+fun(x);
end
Ir=h*Ir;
fprintf(’\nEl valor de la integral del rectangulo compuesto es:%.9f’, Ir)
ex=int(’1/(1+x^2)’,’x’,-1,1);
fprintf(’\nEl valor de la integral exacta es :’),ex
a=pi/2;
fprintf(’\npor lo tanto es %.9f: ’,a)
e=abs(a-Ir);
fprintf(’\nEl valor del error absoluto es: %.9f’,e)
Command windows del codigo en matlab:
Metodo de Punto medio compuesto
===============================
El valor de la integral del rectangulo compuesto es:1.569962994
El valor de la integral exacta es :
ex =
pi/2
por lo tanto es 1.570796327:
El valor del error absoluto es: 0.000833332
Error Absoluto
Error del metodo del trapecio compuesto E = 0, 000002083
Error de metodo de Simpson Compuesto E = 0, 000000000
11
Error de metodo de Punto medio Compuesto E = 0, 000833332
En estos codigos el metodo que presenta el menor error es el de Simpson, seguido porel metodo del trapecio compuesto, en por ultimo el del metodo del punto medio
∫ 1
0(x ∗ sin(x)) · dx (2)
Metodo del Trapecio Compuesto
Codigo
%Romero-Zambrano
%Ejercicio-6 Segunda Integral
%16-02-2015
function It=trapeciocomp(f,a,b,n)
clc
clear all
fprintf(’\t\t\tMetodo del trapecio compuesto’);
fprintf(’\n\t\t\t=============================’)
f=(’x*sin(x)’);
fun=inline(f);
a=0;
b=1;
n=400;
h=(b-a)/n;
It=0;
for i=1:n-1
x=a+h*i;
It=It+fun(x);
end
It=h*(fun(b)+fun(a))/2+h*It;
fprintf(’\nEl valor de la integral del trapecio compuesto es: %.9f ’,It)
ex=int(’x*sin(x)’,’x’,a,b);
12
fprintf(’\nEl valor de la integral exacta es :’),ex
a=sin(1) - cos(1);
fprintf(’\npor lo tanto es %.9f: ’,a)
e=abs(It-a);
fprintf(’\nEl valor del error absoluto es %.9f:’,e)
Command windows del codigo en matlab:
Metodo del trapecio compuesto
=============================
El valor de la integral del trapecio compuesto es: 0.301169399
El valor de la integral exacta es :
ex =
sin(1) - cos(1)
por lo tanto es 0.301168679:
El valor del error absoluto es 0.000000720:
Metodo de Simpson Compuesto
Codigo
%Romero-Zambrano
%Ejercicio-6 Segunda Integral
%16-02-2015
function Isc=intsimpsoncomp(f,a,b,n)
clc
clear all
fprintf(’\t\t\tMetodo de Simpson compuesto’);
fprintf(’\n\t\t\t=============================’)
f=(’x*sin(x)’);
fun=inline(f);
13
a=0;
b=1;
n=20;
h=(b-a)/(2*n);
Sp=0;
Si=0;
for i=1:n
x=a+h*(2*i-1);
Si=Si+fun(x);
end
for i=1:n-1
x=a+h*2*i;
Sp=Sp+fun(x);
end
Isc=h/3*((fun(a)+fun(b)+4*Si+2*Sp));
fprintf(’\nEl valor de la integral de simpson compuesto es: %.9f ’,Isc)
ex=int(’x*sin(x)’,’x’,a,b);
fprintf(’\nEl valor de la integral exacta es :’),ex
a=sin(1) - cos(1);
fprintf(’\npor lo tanto es %.9f: ’,a)
e=abs(Isc-a);
fprintf(’\nEl valor del error absoluto es %.9f:’,e)
Command windows del codigo en matlab:
Metodo de Simpson compuesto
=============================
El valor de la integral de simpson compuesto es: 0.301168672
El valor de la integral exacta es :
ex =
sin(1) - cos(1)
por lo tanto es 0.301168679:
El valor del error absoluto es 0.000000007
Metodo del Punto Medio
14
Codigo
%Romero-Zambrano
%Ejercicio-6 Segunda Integral
%16-02-2015
function Ir=intreccomp(a,b,n,f)
clc
clear all
fprintf(’\t\t\tMetodo de Punto medio compuesto’);
fprintf(’\n\t\t\t===============================’)
f=(’x*sin(x)’);
fun=inline(f);
a=0;
b=1;
n=20;
h=(b-a)/n;
Ir=0;
for i=1:n;
x=a+h*i;
Ir=Ir+fun(x);
end
Ir=h*Ir;
fprintf(’\nEl valor de la integral del rectangulo compuesto es:%.9f’, Ir)
ex=int(’x*sin(x)’,’x’,a,b);
fprintf(’\nEl valor de la integral exacta es :’),ex
a=sin(1) - cos(1);
fprintf(’\npor lo tanto es %.9f: ’,a)
e=abs(Ir-a);
fprintf(’\nEl valor del error absoluto es %.9f:’,e)
Command windows del codigo en matlab:
Metodo de Punto medio compuesto
===============================
El valor de la integral del rectangulo compuesto es:0.322493350
15
El valor de la integral exacta es :
ex =
sin(1) - cos(1)
por lo tanto es 0.301168679:
El valor del error absoluto es 0.021324671
Error Absoluto
Error del metodo del trapecio compuesto 0, 000000720
Error de metodo de Simpson Compuesto 0, 000000007
Error de metodo de Punto medio Compuesto 0, 021324671
En esta ecuacion el metodo que presenta el menor error es Simpson, despues el meto-do del trapecio compuesto y por ultimo el del punto medio compuesto ,el menor errordepende de la integral propuesta.
∫ π
0(cos(x) ∗ (e( − x))) · dx (3)
Metodo del Trapecio Compuesto
Codigo
%Romero-Zambrano
%Ejercicio-6 Tercera Integral
%16-02-2015
function It=trapeciocomp(f,a,b,n)
clc
clear all
fprintf(’\t\t\tMetodo del trapecio compuesto’);
fprintf(’\n\t\t\t=============================’)
f=(’cos(x)*exp(-x)’);
16
fun=inline(f);
a=0;
b=pi;
n=400;
h=(b-a)/n;
It=0;
for i=1:n-1
x=a+h*i;
It=It+fun(x);
end
It=h*(fun(b)+fun(a))/2+h*It
fprintf(’\nEl valor de la integral del trapecio compuesto es: %.9f ’,It)
ex=int(’cos(x)*exp(-x)’,’x’,a,b);
fprintf(’\nEl valor de la integral exacta es :’),ex
a=1/(2*exp(pi)) + 1/2;
fprintf(’\npor lo tanto es %.9f: ’,a)
e=abs(It-a);
fprintf(’\nEl valor del error absoluto es %.9f:’,e)
Command windows del codigo en matlab:
Metodo del trapecio compuesto
=============================
It =
0.5216
El valor de la integral del trapecio compuesto es: 0.521612322
El valor de la integral exacta es :
ex =
exp(-pi)/2 + 1/2
por lo tanto es 0.521606959:
17
El valor del error absoluto es 0.000005363:
Metodo del Simpson Compuesto
Codigo
%Romero-Zambrano
%Ejercicio-6 Tercera Integral
%16-02-2015
function Isc=intsimpsoncomp(f,a,b,n)
clc
clear all
fprintf(’\t\t\tMetodo de Simpson compuesto’);
fprintf(’\n\t\t\t=============================’)
f=(’cos(x)*exp(-x)’);
fun=inline(f);
a=0;
b=pi;
n=20;
h=(b-a)/(2*n);
Sp=0;
Si=0;
for i=1:n
x=a+h*(2*i-1);
Si=Si+fun(x);
end
for i=1:n-1
x=a+h*2*i;
Sp=Sp+fun(x);
end
Isc=h/3*((fun(a)+fun(b)+4*Si+2*Sp));
fprintf(’\n\nEl valor de la integral de simpson compuesto es: %.9f ’,Isc)
ex=int(’cos(x)*exp(-x)’,’x’,a,b);
fprintf(’\nEl valor de la integral exacta es :’),ex
a=1/(2*exp(pi)) + 1/2;
18
fprintf(’\npor lo tanto es %.9f: ’,a)
e=abs(Isc-a);
fprintf(’\nEl valor del error absoluto es %.9f:’,e)
Command windows del codigo en matlab:
Metodo de Simpson compuesto
=============================
El valor de la integral de simpson compuesto es: 0.521606519
El valor de la integral exacta es :
ex =
exp(-pi)/2 + 1/2
por lo tanto es 0.521606959:
El valor del error absoluto es 0.000000440
Metodo del Punto Medio
Codigo
%Romero-Zambrano
%Ejercicio-6 Tercera Integral
%16-02-2015
function Ir=intreccomp(a,b,n,f)
clc
clear all
fprintf(’\t\t\tMetodo de Punto medio compuesto’);
fprintf(’\n\t\t\t===============================’)
f=(’cos(x)*exp(-x)’);
fun=inline(f);
a=0;
19
b=pi;
n=20;
h=(b-a)/n;
Ir=0;
for i=1:n;
x=a+h*i;
Ir=Ir+fun(x);
end
Ir=h*Ir;
fprintf(’\n\nEl valor de la integral del rectangulo compuesto es:%.9f’, Ir)
ex=int(’cos(x)*exp(-x)’,’x’,a,b);
fprintf(’\nEl valor de la integral exacta es :’),ex
a=1/(2*exp(pi)) + 1/2;
fprintf(’\npor lo tanto es %.9f: ’,a)
e=abs(Ir-a);
fprintf(’\nEl valor del error absoluto es %.9f:’,e)
Command windows del codigo en matlab:
Metodo de Punto medio compuesto
===============================
El valor de la integral del rectangulo compuesto es:0.441819914
El valor de la integral exacta es :
ex =
exp(-pi)/2 + 1/2
por lo tanto es 0.521606959:
El valor del error absoluto es 0.07978704
Errores AbsolutosError del metodo del trapecio compuesto E = 0, 000005363
Error de metodo de Simpson Compuesto E = 0, 000000440
20
Error de metodo de Punto medio Compuesto E = 0, 07978704
En esta ecuacion el metodo que presenta el menor error es Simpson, despues el meto-do del trapecio compuesto y por ultimo el del punto medio compuesto , entonces elmenor error depende de la integral propuesta.
6. La longitud de una curva y = f (x) definida sobre un intervalo [a, b] viene dado por:
L =∫ b
a
√1 + f ′(x)2dx
El area de la superficie del solido de revolucion que se obtiene al girar alrededor deleje OX la region limitada por la curva y = f (x) y el intervalo [a, b] viene dada por:
S = 2π∫ b
a f (x)√
1 + f ′(x)2dx
Calcular la longitud y la superficie de revolucion de las curvas dadas, utilizando elcodigo compuesto del punto medio. Analice el error y realice las graficas respectivasde la funcion y de la superficie del solido de revolucion.
a) f (x) = e−x ∗ sin( x2 )x ∈ [0, 1]
Codigo
%Romero-Zambrano
%Ejercicio 7
%16/02/2015
clc
clear
clf
f=inline(’sqrt(1+(-exp(-x)).^2)’,’x’);%Formula de longitud
f1=inline(’2.*pi.*exp(-x).*sqrt(1+(-exp(-x)).^2)’,’x’);%Formula de area
f2=inline(’exp(-x)*sin(x/2)’);
% f2=inline(’sin(x/2)’);
a=0;%Lımite inferior
b=1;%Lımite superior
21
n=100;%Numero de intervalos
h=(b-a)/n;%Tama~no de cada intervalo
g=f((a+h)/2);%Valor de la longitud
g1=f1((a+h)/2);%Valor de la superficie
for i=1:n-1;
xi=a+i*h;
xii=a+(i+1)*h;
g=g+f((xi+xii)/2);
g1=g1+f1((xi+xii)/2);
end
long=h*g;
sup=h*g1;
fprintf(’\nEl valor de la longitud por el punto medio compuesto es:%.10f’,long)
fprintf(’\nEl valor de la superficie por el punto medio compuesto es:%.10f’,sup)
subplot(2,1,1);fplot(f2,[a,b])%Para graficar la longitud
x=a:0.01:b;
y=exp(-x);
subplot(2,1,2);cylinder(y)%Para graficar la superficie de revolucion
%ERROR
intlong=quad(f,0,1);%valores reales
intsup=quad(f1,0,1);
e=abs(intlong-long);%calculo de error
e1=abs(intsup-sup);
fprintf(’\n\n CALCULO DE ERRORES’)
fprintf(’\nEl calculo del error de la longitud es:%.10f’,e)
fprintf(’\nEl calculo del error de la superficie es:%.10f’,e1)
Command windows:
El valor de la longitud por el punto medio compuesto es:1.1926989849
El valor de la superficie por el punto medio compuesto es:4.8491744413
CALCULO DE ERRORES
El calculo del error de la longitud es:0.0000024132
El calculo del error de la superficie es:0.0000440601>>
22
Graficas
b) f (x) = sin(x) ∗ cos(2x)x ∈ [0, π/4]
Codigo
%Romero-Zambrano
%Ejercicio 7
%16/02/2015
clc
clear
clf
f=inline(’sqrt(1+(cos(x)).^2)’,’x’);%Formula de longitud
f1=inline(’2.*pi.*sin(x).*sqrt(1+(cos(x)).^2)’,’x’);%Formula de area
f2=inline(’sin(x)*cos(x)’);
a=0;%Lımite inferior
b=pi/4;%Lımite superior
n=100;%Num. de intervalos
h=(b-a)/n;%Tama~no de cada intervalo
g=f((a+h)/2);%Valor de la Longitud
g1=f1((a+h)/2);%Valor de la superficie
for i=1:n-1;
xi=a+i*h;
xii=a+(i+1)*h;
23
g=g+f((xi+xii)/2);
g1=g1+f1((xi+xii)/2);
end
long=h*g;
sup=h*g1;
fprintf(’\nEl valor de la longitud por el punto medio compuesto es:%.10f’,long)
fprintf(’\nEl valor de la superficie por el punto medio compuesto es:%.10f’,sup)
subplot(1,2,1);fplot(f2,[a,b])%Para graficar la longitud
x=a:0.01:b;
y=sin(x);
subplot(1,2,2);cylinder(y)%Para graficar la superficie de revolucion
%ERROR
intlong=quad(f,0,1);%valores reales
intsup=quad(f1,0,1);
e=abs(intlong-long);%calculo de error
e1=abs(intsup-sup);
fprintf(’\n\nCALCULO DE ERRORES’)
fprintf(’\nEl calculo del error de la longitud es:%.10f’,e)
fprintf(’\nEl calculo del error de la superficie es:%.10f’,e1)
Command windows:
El valor de la longitud por el punto medio compuesto es:1.0580965507
El valor de la superficie por el punto medio compuesto es:2.4224415655
CALCULO DE ERRORES
El calculo del error de la longitud es:0.2533459427
El calculo del error de la superficie es:1.2359361926>>
Graficas
24
c) f (x) = x3 ∗ cosh(x)parax ∈ [0, 1]
Codigo
%Romero-Zambrano
%Ejercicio 7
%16/02/2015
clc
f=inline(’sqrt(1+(3.*x.^2).^2)’,’x’);%Formula de longitud
f1=inline(’2.*pi.*(x.^3).*sqrt(1+(3.*x.^2).^2)’,’x’);%Formula de area
f2=inline(’(x.^3)*cosh(x)’);
fprintf(’\nEl ’)
a=0;%Lımite inferior
b=1;%Lımite superior
n=100;%Num. de intervalos
h=(b-a)/n;%Tama~no de cada intervalo
g=f((a+h)/2);%Valor de la Longitud
g1=f1((a+h)/2);%Valor de la superficie
for i=1:n-1;
xi=a+i*h;
xii=a+(i+1)*h;
25
g=g+f((xi+xii)/2);
g1=g1+f1((xi+xii)/2);
end
long=h*g;
sup=h*g1;
fprintf(’\nEl valor de la longitud por el punto medio compuesto es:%.10f’,long)
fprintf(’\nEl valor de la superficie por el punto medio compuesto es:%.10f’,sup)
subplot(1,2,1);fplot(f2,[a,b])%Para graficar la longitud
x=a:0.01:b;
y=(x.^3);
subplot(1,2,2);cylinder(y)%Para graficar la superficie de revolucion
%ERROR
intlong=quad(f,0,1);%valores reales
intsup=quad(f1,0,1);
e=abs(intlong-long);%calculo de error
e1=abs(intsup-sup);
fprintf(’\n\nCALCULO DE ERRORES’)
fprintf(’\nEl calculo del error de la longitud es:%.10f’,e)
fprintf(’\nEl calculo del erroe de la superficie es:%.10f’,e1)
Command windows:
El
El valor de la longitud por el punto medio compuesto es:1.5478419376
El valor de la superficie por el punto medio compuesto es:3.5627244818
CALCULO DE ERRORES
El calculo del error de la longitud es:0.0000236375
El calculo del erroe de la superficie es:0.0003973817>>
Graficas
26
7. Determine un valor aproximado del Ln(2) aplicando las formulas compuestas analiza-das y obtenga en cada caso una estimacion del error relativo.Presente los datos en unatabla de resumen.
∫ 10
dxx+1
X0 = 0X1 = 1
4X2 = 1
2X3 = 3
4X4 = 1
f0 = 1, 0000000000f1 = 0, 8000000000f2 = 0, 6666666667f3 = 0, 5714285714f4 = 0, 5000000000
Para n=4
Metodo del Trapecio Compuesto
27
∫ 10 f (x)dx ≈ h
2 ( fo + 2 f1 + 2 f2 + 2 f3 + f4)
h = 14∫ 1
0dx
x+1 ≈142 [1, 0000000000 + 2(0, 8000000000) + 2(0, 6666666667) + 2(0, 5714285714) +
0, 5000000000]
∫ 10
dxx+1 ≈
142 [5, 5761904760]∫ 1
0dx
x+1 ≈ 0, 6970238095
Metodo del Simpson Compuesto
∫ 10 f (x)dx ≈ h
3 ( fo + 4 f1 + 2 f2 + 4 f3 + f4)
h = 14∫ 1
0dx
x+1 ≈143 [1, 0000000000 + 4(0, 8000000000) + 2(0, 6666666667) + 4(0, 5714285714) +
0, 5000000000]
∫ 10
dxx+1 ≈
143 [8, 3190476190]∫ 1
0dx
x+1 ≈ 0, 6932539683
Metodo del Punto Medio∫ 10
dxx+1 ≈ (1
4 − 0) 114+0
2 +1+ (1
2 −14)
114+
12
2 +1+ (3
4 −12)
134+
12
2 +1+ (1− 3
4)1
34+1
2 +1∫ 10
dxx+1 ≈ 0, 2222222222 + 0, 1818181818 + 0, 1538461538 + 0, 1333333333∫ 1
0dx
x+1 ≈ 0, 6912198911
Errores
Error del metodo del trapecio compuesto0,6931471806−0,6970238095
0,6931471806 = 5, 5927933x10−3
28
Error de metodo de Simpson Compuesto0,6931471806−0,6932539683
0,6931471806 = 1, 540621x10−4
Error de metodo de Punto medio Compuesto0,6931471806−0,6912198911
0,6931471806 = 2, 7804910x10−3
TABLA 1Xi fi
0 1.00000000000.25 0.8000000000.5 0.666666666670.75 0.571428571
1 0.5000000000
TABLA DE DATOSTRAPECIO COMPUESTO SIMPSON COMPUESTO PUNTO MEDIO
0.6970238095 0.6932539683 0.6912198911
TABLA DE ERRORESTRAPECIO COMPUESTO SIMPSON COMPUESTO PUNTO MEDIO
0.0055927933 0.000540621 0.0027804910
29