# Integrador pela regra de Simpson (∫f(x)dx) Calcula ∫ₐᵇ f(x)dx pela regra de Simpson 1/3 composta (n par): S = h/3·(f(a) + 4Σnós ímpares + 2Σnós pares interiores + f(b)), com erro O(h⁴) e exata para polinômios de grau ≤ 3. Tabela por nós, estimativa e comparação opcional com o valor exato. Exemplos: ∫₀¹x²dx com n=4 dá 0,333333 (exata!); ∫₀¹e^(−x²)dx (sem primitiva elementar) com n=10 dá 0,746825. > Página canônica: https://elysiatools.com/pt/tools/numerical-integration-simpson - **Categoria:** Math & Numbers - **Palavras-chave:** regra de simpson, integração numérica, integral definida, calculadora de integral, quadratura, métodos numéricos, cálculo ## Visão geral O Integrador pela Regra de Simpson calcula aproximações numéricas de integrais definidas utilizando a regra composta de Simpson 1/3 com precisão de ordem O(h⁴). A ferramenta gera a tabela completa de nós ponderados, calcula a estimativa da área sob a curva e permite comparar o resultado obtido com uma primitiva exata opcional. ## Entradas - **f(x) a integrar** (text): Integrand in x (functions: sin, cos, exp, ln, sqrt, …). - **Limite inferior a** (number): e.g. 0 - **Limite superior b** (number): May be less than a (the integral flips sign, as in calculus). - **Subintervalos n (par)** (number): Must be even. h = (b − a)/n; global error is O(h⁴) — halving h divides the error by ~16. - **Antiderivada exata F(x) (opcional)** (text): Exact antiderivative in x; the tool reports F(b) − F(a) and the absolute error. Leave empty to skip. - **Casas decimais** (number) ## Quando usar - Quando a função integrando não possui primitiva elementar analítica, como no caso de funções gaussianas ou não lineares complexas. - Ao estudar ou validar exercícios de métodos numéricos e cálculo integral que exigem a demonstração detalhada dos nós e pesos. - Para obter estimativas rápidas e precisas de integrais definidas com erro reduzido utilizando poucos intervalos de discretização. ## Como funciona - Insira a expressão da função f(x), defina os limites de integração inferior (a) e superior (b) e escolha um número par de subintervalos (n). - A ferramenta calcula o passo h = (b - a)/n e avalia a função em cada nó x_i, atribuindo os pesos 1 para os extremos, 4 para nós ímpares e 2 para nós pares interiores. - A fórmula de quadratura de Simpson 1/3 é aplicada para somar as contribuições e exibir a estimativa final formatada com as casas decimais selecionadas. - Se uma antiderivada exata F(x) for fornecida, o sistema calcula o valor analítico F(b) - F(a) e determina o erro absoluto da quadratura. ## Casos de uso - Cálculo numérico de funções sem forma fechada, como integrais elípticas ou distribuições normais. - Conferência de relatórios e listas de exercícios acadêmicos da disciplina de Análise Numérica. - Determinação aproximada de áreas, centróides e momentos de inércia em modelos matemáticos de engenharia. ## Perguntas frequentes ### Por que o número de subintervalos (n) precisa ser par? A regra de Simpson 1/3 aproxima a curva por parábolas em pares adjacentes de subintervalos, exigindo sempre uma quantidade par de divisões. ### Qual é a ordem de convergência do erro na regra de Simpson? O erro global da regra de Simpson 1/3 é de ordem O(h⁴), o que significa que reduzir o passo h pela metade diminui o erro em aproximadamente 16 vezes. ### A regra de Simpson é exata para quais polinômios? Ela fornece o valor exato sem erro numérico de truncamento para qualquer polinômio de grau menor ou igual a 3 (constantes, lineares, quadráticas e cúbicas). ### O que acontece se o limite superior b for menor que o limite inferior a? A ferramenta calcula a integração normalmente, invertendo o sinal do resultado de acordo com as propriedades fundamentais do cálculo integral. ### O campo de antiderivada exata F(x) é obrigatório? Não. O campo é opcional e serve exclusivamente para comparar o resultado numérico com o valor analítico e calcular a margem de erro. ## Ferramentas relacionadas - [Solucionador de EDO de primeira ordem (separação de variáveis)](https://elysiatools.com/pt/tools/first-order-ode-solver): Resolve dy/dx = g(x)·h(y) por separação de variáveis: separa, integra termo a termo obtendo H(y) = G(x) + C e, quando possível, isola y = f(x). Aceita h(y) de um termo (y, y^n, e^(ky), ky+m) e polinômios quadráticos decomponíveis em frações parciais (como o logístico y(1−y)); com a condição inicial y(x₀)=y₀ calcula C e detecta soluções de equilíbrio. Exemplo: dy/dx = 2x·y → y = e^(x²+C). - [Calculadora de raízes por Newton-Raphson](https://elysiatools.com/pt/tools/newton-raphson-root-finder): Resolve f(x) = 0 com a iteração de Newton-Raphson x_{k+1} = x_k − f(x_k)/f'(x_k): a derivada pode ser dada analiticamente (se ficar vazia, usa-se uma diferença central numérica); são exibidos a tabela de iterações (x_k e f(x_k)), o critério de paragem (|f| < tolerância ou |Δx| < tolerância·max(1,|x|)), o número de iterações e o |f(raiz)| final. Clássicos: x²−2 a partir de x₀=1 converge em 4 passos para √2 ≈ 1.4142135624; cos(x)−x converge para o número de Dottie 0.7390851332. Derivada nula, passos divergentes ou exceder o limite de iterações são reportados explicitamente. - [Integrador pela regra do trapézio (∫f(x)dx)](https://elysiatools.com/pt/tools/numerical-integration-trapezoid): Calcula ∫ₐᵇ f(x)dx pela regra do trapézio composta: T = h/2·(f(a) + 2Σf(xᵢ) + f(b)), com tabela por nós, estimativa da integral e comparação opcional com o valor exato e o erro absoluto; o erro é O(h²) (exata para funções lineares). Exemplo: ∫₀¹x²dx com n=4 dá 0,34375 contra o exato 1/3, erro 0,010417. - [Solucionador numérico Runge-Kutta de 4ª ordem (RK4)](https://elysiatools.com/pt/tools/runge-kutta-rk4-solver): Resolve dy/dx = f(x,y), y(x₀)=y₀ com o Runge-Kutta clássico de 4ª ordem: cada passo calcula as quatro inclinações k1–k4 e atualiza y_{n+1} = y_n + h/6·(k1+2k2+2k3+k4), com erro global O(h⁴) — dividir h por 2 reduz o erro ~16 vezes. Fornece a tabela passo a passo, o detalhe de k1–k4 dos primeiros passos e a estimativa final; a solução exata y(x), opcional, adiciona coluna de erro. Exemplo: dy/dx = y, y(0)=1, h=0,1 → y(1) ≈ 2,718282, quase exatamente e. - [Analisador de convergência de séries (razão/raiz/integral/comparação)](https://elysiatools.com/pt/tools/series-convergence-tester): Analisa a convergência da série Σ aₙ (aₙ como expressão de n): aplica em sequência o critério do termo (aₙ → 0?), o critério da razão L = |aₙ₊₁/aₙ|, o critério da raiz ρ = |aₙ|^(1/n), a comparação com séries p (p = −ln|a(N)|/ln N) e o critério integral (Simpson numérico + comparação de crescimento por década); séries alternadas são detectadas automaticamente e classificadas pelo critério de Leibniz, e para as convergentes a soma é estimada (soma parcial + cauda geométrica ou em lei de potências). Clássicos: Σ1/n² converge (p≈2, soma≈1.6449); Σ1/n diverge (harmônica); Σ0.5ⁿ converge; Σcos(πn)/n converge condicionalmente (soma≈−ln2). - [Calculadora de integral de convolução (numérica)](https://elysiatools.com/pt/tools/convolution-integral-calculator): Calcula numericamente a convolução de dois sinais (f*g)(t) = ∫ f(τ)g(t−τ)dτ: modo causal (ambos os sinais são zero para t<0, integral em \[max(τmin,0), min(τmax,t)\], ideal para produtos do domínio de Laplace) e modo de janela direta (integral em todo \[τmin, τmax\], ideal para sinais bilaterais como gaussianas), pela regra de Simpson composta (2000 intervalos por padrão). Clássicos: e^(−t)*e^(−2t) = e^(−t)−e^(−2t), 0.2325 em t=1; duas gaussianas convoluem para √(π/2)·e^(−t²/2). - [Solucionador numérico pelo método de Euler (EDO 1ª ordem)](https://elysiatools.com/pt/tools/euler-method-solver): Resolve o problema de valor inicial dy/dx = f(x,y), y(x₀)=y₀ pelo método de Euler explícito: y_{n+1} = y_n + h·f(x_n, y_n), com tabela passo a passo e estimativa final. A solução exata y(x), opcional, adiciona uma coluna de erro que evidencia o erro global O(h) do método de primeira ordem. Exemplo: dy/dx = y, y(0)=1, h=0,1 → y(1) ≈ 1,1¹⁰ = 2,593742 contra e = 2,718282 (erro 0,124539). - [Gerador PDF de treino fitness](https://elysiatools.com/pt/tools/fitness-workout-pdf-generator): Gera um PDF imprimivel de treino a partir de JSON ou CSV com tabelas, caixas de progresso e QR opcionais ## Exemplos - [Exemplos de Processamento de Imagem Web Python](https://elysiatools.com/pt/samples/web-image-processing-python): Exemplos de processamento de imagem Web Python usando PIL/Pillow incluindo leitura, salvamento, redimensionamento e conversão de formato - [Exemplos de Processamento de Imagem Android Java](https://elysiatools.com/pt/samples/android-image-processing-java): Exemplos de processamento de imagem Android Java incluindo leitura/escrita, dimensionamento e conversão de formato - [Exemplos de Processamento de Imagem Android Kotlin](https://elysiatools.com/pt/samples/android-image-processing-kotlin): Exemplos de processamento de imagem Android Kotlin incluindo leitura/escrita, dimensionamento e conversão de formato - [Exemplos de Processamento de Imagem Web Rust](https://elysiatools.com/pt/samples/web-image-processing-rust): Exemplos de processamento de imagem Web Rust incluindo leitura/gravação, redimensionamento e conversão de formato ## Conteúdo relacionado - [Ferramentas de codificacao e conversao de audio](https://elysiatools.com/pt/hubs/audio-convert): Compare conversao de formatos de audio, ajustes de bitrate, conversao de taxa de amostragem, troca de codec e exportacao em um unico hub. - [Ferramentas de conversao de formatos de imagem e exportacao animada](https://elysiatools.com/pt/hubs/image-convert): Compare conversores de imagem para JPG, PNG, GIF, AVIF, WebP, TIFF, ICO, base64 e saidas voltadas para animacao em um unico hub. - [Ferramentas de intercambio JSON e traducao de formatos](https://elysiatools.com/pt/hubs/json-convert): Compare ferramentas de conversao JSON para CSV, YAML, TOML, GraphQL, XML, Markdown, Excel, BSON, EDN e outros formatos estruturados em um unico hub. - [Ferramentas de conversao de espacos de cor para web e impressao](https://elysiatools.com/pt/hubs/design-convert): Ferramentas reunidas para conversao de espacos de cor entre web e impressao em um unico hub.