Ejercicio: Richardson sobre ln(x)

Aproximación de f(1.8)f'(1.8) para f(x)=lnxf(x)=\ln x con diferencias progresivas O(h)\mathcal{O}(h) y mejora a O(h2)\mathcal{O}(h^2) mediante extrapolación de Richardson.

Dos pasos y una extrapolación

Ejemplo

Obtén f(1.8)f'(1.8) para f(x)=lnxf(x)=\ln x con diferencias progresivas O(h)\mathcal{O}(h) y h=0.1h=0.1, y mejora a O(h2)\mathcal{O}(h^2) con Richardson. El valor exacto es f(1.8)=11.8=0.5556f'(1.8)=\frac{1}{1.8}=0.5556.

  1. Aproximación progresiva con hh y con h/2h/2:

    N1(0.1)=f(1.9)f(1.8)0.1=0.5407,N1(0.05)=f(1.85)f(1.8)0.05=0.5480N_1(0.1)=\frac{f(1.9)-f(1.8)}{0.1}=0.5407,\qquad N_1(0.05)=\frac{f(1.85)-f(1.8)}{0.05}=0.5480
  2. Extrapolación de Richardson (caso todos los términos):

    N2(0.1)=N1(0.05)+[N1(0.05)N1(0.1)]=0.5480+0.0073N_2(0.1)=N_1(0.05)+\left[N_1(0.05)-N_1(0.1)\right]=0.5480+0.0073

El valor extrapolado es mucho más preciso:

N2(0.1)=0.5553  0.5556=f(1.8)N_2(0.1)=0.5553\ \approx\ 0.5556=f'(1.8)