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La integral, construida a mano

Rellena la región bajo una curva con franjas y mira crecer su número: todo lo decide de dónde toma cada franja su altura, y el trapecio que sigue la curva es exactamente el doble de malo que el rectángulo del punto medio, que no la sigue. Después el signo: la integral del seno en un periodo es cero y el área entre él y el eje es cuatro.

La integral, construida a mano — Imagen real de la aplicación
Imagen real de la aplicación

Qué ocurre

Corta el intervalo en franjas, pon una altura en cada una, suma: eso es una integral antes de cualquier regla de primitivas, y este panel la construye franja a franja. Las alturas izquierda y derecha yerran en proporción a la anchura de la franja; el punto medio y el trapecio como su cuadrado, en sentidos opuestos, así que la verdad queda acotada entre ellos; dos partes de punto medio por una de trapecio es la regla de Simpson, exacta en cualquier cúbica. Abajo, el total acumulado dibuja la primitiva, y su pendiente es la función: el teorema fundamental visto en vez de demostrado. Cambia la regla y el número de franjas y lee el error frente al área exacta.

Ecuaciones del módulo
Ecuaciones
suma de Riemann: n paneles de ancho h, una altura en cada uno, sumar
izquierda/derecha: error ~ h;  punto medio ~ h² con +h²(b−a)f''/24;  trapecio ~ h² con −h²(b−a)f''/12
Simpson = (2·punto medio + trapecio)/3:  error ~ h⁴, exacta para polinomios cúbicos
F(x) = ∫ f desde a hasta x,  F' = f

Otros experimentos

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Cuánto sitio ocupa una celda — Imagen real de la aplicación

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Cuánto sitio ocupa una celda

Cambia de variables en una integral y aparece un factor. Es el determinante de la derivada de la aplicación: la razón entre el área de una celda diminuta y la de su imagen, medida aquí sobre los propios polígonos. El signo es una orientación y no parte del factor, un determinante nulo significa un borde colapsado, y la integral de |det J| es el área de la imagen sólo si la cubre una vez.

Cotas en lugar de estimaciones — Imagen real de la aplicación

Math

Cotas en lugar de estimaciones

Cualquier otra forma de calcular da un número que probablemente sea correcto. La aritmética de intervalos da un par que lo es con certeza, y todo el tema es cuánto cuesta eso. Se llama dependencia: cada aparición de una variable cuenta como otra variable, así que x − x sale con anchura dos. La inclusión es propiedad de la FÓRMULA, no de la función.

Cortar una superficie — Imagen real de la aplicación

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Cortar una superficie

Corta una superficie con un plano vertical y obtienes una curva; su pendiente es la derivada en esa dirección. Traza la pendiente en coordenadas polares: en una superficie diferenciable eso es exactamente una circunferencia con el gradiente como diámetro. Y una superficie de aquí tiene ambas derivadas parciales, derivada direccional en toda dirección, y ningún plano tangente.