ingenieria

4.2.2. Método del Simpson
Además de aplicar la regla del trapecio con una segmentación mas fina, otra forma de obtener una estimación más exacta de una integral consiste en usar polinomios de gradosuperior para unir los puntos. Por ejemplo, si hay otro punto a la mitad entre ƒ (ɑ) y ƒ (b), los tres puntos se pueden unir con una parábola. Si hay dos puntos igualmente espaciados entre ƒ (ɑ) y ƒ(b), los cuatro puntos se pueden unir mediante un polinomio de tercer grado. Las formulas que resultan de tomar las integrales bajo esos polinomios se conocen como reglas de Simpson.

REGLA DESIMPSON
La regla se Simpson ⅓ resulta cuando un polinomio de interpolación de segundo grado se sustituye en la ecuación:
 
Si se designan ɑ y b como xₒ y x₂ , y ƒ₂ (x) se representan por un polinomio deLagrange de segundo grado, la integral se transforma en:

Después de la integración y de las manipulaciones algebraicas se obtiene la siguiente formula:
 
donde, en este caso, h=(b - ɑ)/2. Estaecuación se conoce como regla de Simpson 1/3, y es la segunda fórmula de integración cerrada de Newton-Cotes. La especificación “1/3” se origina del hecho de que h está dividida en 3 en la ecuación.OBTENCIÓN Y ESTIMACIÓN DEL ERROR DE LA REGLA DE SIMPSON 1/3
Como se hizo en el cuadro 21.2 para la regla del trapecio, la regla de Simpson 1/3 se obtiene al integrar el polinomio de interpolación deNewton-Gregory hacia adelante:

Observe que se escribió el polinomio hasta el término de cuarto grado, en lugar de hasta el de tercer grado como se esperaría. La razón de esto se vería un pocodespués. Advierta también que los limites de integración van de xₒ a x₂. Por lo tanto, cuando se realizan las sustituciones para simplificar.
La integral es de 
 

y evaluando en los limites se obtiene:Observe el resultado significativo de que el coeficiente de la tercera diferencia dividida es cero. Debido a que ∆ƒ(xₒ)= ƒ(x₁)- ƒ(xₒ) y ∆²ƒ(xₒ) = ƒ(x₂)- 2ƒ(x₁)+ƒ(xₒ), la ecuación (C21.3.1) se...