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Utilize integração numérica para obter um valor aproximado para a integral da função f(x)=x^2+3 no intervalo [1, 3] considerando n=10 e retângulos à direita. Sabendo que o valor exato desta integral é 44/3, calcule o erro relativo da aproximação em relação ao valor exato, ou seja, \(\varepsilon_{r}=\frac{|x-\bar{x}|}{|x|}\)
A) 3,23%
B) 5,55%
C) 6,18%
D) 7,71%
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CuriosidadesGerais

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

Para resolver essa questão, precisamos primeiro calcular a integral da função \( f(x) = x^2 + 3 \) no intervalo \([1, 3]\) usando a regra dos retângulos à direita com \( n = 10 \). 1. Determinar a largura dos retângulos: \[ \Delta x = \frac{b - a}{n} = \frac{3 - 1}{10} = 0,2 \] 2. Calcular os pontos de amostragem: Os pontos de amostragem para os retângulos à direita são: \[ x_i = a + i \cdot \Delta x \quad \text{para } i = 1, 2, \ldots, 10 \] Portanto, os pontos são: - \( x_1 = 1 + 0,2 \cdot 1 = 1,2 \) - \( x_2 = 1 + 0,2 \cdot 2 = 1,4 \) - \( x_3 = 1 + 0,2 \cdot 3 = 1,6 \) - \( x_4 = 1 + 0,2 \cdot 4 = 1,8 \) - \( x_5 = 1 + 0,2 \cdot 5 = 2,0 \) - \( x_6 = 1 + 0,2 \cdot 6 = 2,2 \) - \( x_7 = 1 + 0,2 \cdot 7 = 2,4 \) - \( x_8 = 1 + 0,2 \cdot 8 = 2,6 \) - \( x_9 = 1 + 0,2 \cdot 9 = 2,8 \) - \( x_{10} = 1 + 0,2 \cdot 10 = 3,0 \) 3. Calcular a soma das áreas dos retângulos: \[ \text{Soma} = \sum_{i=1}^{10} f(x_i) \cdot \Delta x \] Calculando \( f(x_i) \): - \( f(1,2) = 1,2^2 + 3 = 4,44 \) - \( f(1,4) = 1,4^2 + 3 = 4,96 \) - \( f(1,6) = 1,6^2 + 3 = 5,56 \) - \( f(1,8) = 1,8^2 + 3 = 6,24 \) - \( f(2,0) = 2,0^2 + 3 = 7,0 \) - \( f(2,2) = 2,2^2 + 3 = 7,84 \) - \( f(2,4) = 2,4^2 + 3 = 8,76 \) - \( f(2,6) = 2,6^2 + 3 = 9,76 \) - \( f(2,8) = 2,8^2 + 3 = 10,84 \) - \( f(3,0) = 3,0^2 + 3 = 12,0 \) Agora, somando: \[ \text{Soma} = (4,44 + 4,96 + 5,56 + 6,24 + 7,0 + 7,84 + 8,76 + 9,76 + 10,84 + 12,0) \cdot 0,2 = 67,4 \cdot 0,2 = 13,48 \] 4. Calcular o erro relativo: O valor exato da integral é \( \frac{44}{3} \approx 14,67 \). Agora, calculamos o erro relativo: \[ \varepsilon_{r} = \frac{|x - \bar{x}|}{|x|} = \frac{|14,67 - 13,48|}{|14,67|} \approx \frac{1,19}{14,67} \approx 0,0811 \text{ ou } 8,11\% \] Nenhuma das alternativas corresponde exatamente ao resultado, mas a mais próxima é a opção D) 7,71%. Portanto, a resposta correta é: D) 7,71%

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