Ejercicio: Gauss-Chebyshev y cota de error

Determinar cuántos nodos garantizan seis decimales en una integral con peso de Chebyshev.

Elegir n antes de calcular

EjemploIntegral con peso de Chebyshev

Calcula 11ex1x2dx\int_{-1}^{1}\frac{e^x}{\sqrt{1-x^2}}\,dx con seis decimales garantizados usando la cota del error.

  1. La cota usada para Chebyshev queda acotada por e en (-1,1):

    E2πe22n(2n)!|E|\le\frac{2\pi e}{2^{2n}(2n)!}
  2. Probando n=1,2,3,4,5 se obtienen las cotas:

    2.134933555, 0.044477782, 3.70648104, 1.65468106, 4.596331092.134933555,\ 0.044477782,\ 3.70648\cdot10^{-4},\ 1.65468\cdot10^{-6},\ 4.59633\cdot10^{-9}
  3. El primer nn que garantiza error menor que 10610^{-6} es n=5n=5.

    n=5n=5
  4. Con los cinco nodos de Chebyshev, la suma ponderada da:

    Iπ5(e0.951057+e0.587785+e0+e0.587785+e0.951057)=3.977463I\approx\frac{\pi}{5}\left(e^{-0.951057}+e^{-0.587785}+e^0+e^{0.587785}+e^{0.951057}\right)=3.977463

La cota sirve para decidir n antes de confiar en los decimales del resultado.