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Como calcular integral em Java usando a Regra dos Trapézios - Java para Métodos Numéricos

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A regra dos trapézios é um método de aproximação da integral definida de uma função. Baseia-se na ideia de aproximar a área sob uma curva por uma série de trapézios em vez de retângulos, dando uma estimativa mais precisa.

Veja o código Java completo para uma aplicação na qual usamos a soma das áreas dos trapézios representando a área abaixo de uma função e retornamos a integral dessa função para diferentes quantidades de trapézios:

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package estudos;

public class Estudos {
  public static void main(String[] args) {
    // vamos definir os limites de integração
    double inferior = 0;
    double superior = 2;
    
    // quantidade de trapézios. Quanto 
    // mais trapézios, maior a precisão do cálculo
    int quant_trapezios = 1000;
    
    // vamos mostrar o resultado
    System.out.println("Valor da integral com " + quant_trapezios +
      " trapézios: " + calcularIntegralTrapezio(inferior,
      superior, quant_trapezios));
  }
  
  // função que recebe o valor de x e retorna o
  // y corresponente
  static double funcao(double x) {
    return 4.0 * Math.pow(x, 3.0);
  }
  
  // função usada para calcular a integral pela soma das
  // áreas dos trapézios
  static double calcularIntegralTrapezio(double a, 
    double b, double n) {
    
    // vamos calcular a distância entre os dois intervalos
    double h = (b - a) / (n - 1);
    
    // calculamos a soma inicial usando função(a) e função(b)
    double soma = 0.5 * (funcao(a) + funcao(b));
    
    // e agora somamos os termos intermediários
    for(int i = 1; i < n - 1; i++) {
      soma = soma + funcao(a + (i * h));
    }
    
    // e retornamos o resultado da integração
    return (h * soma);
  }
}

Ao executar este código Java nós teremos o seguinte resultado:

Valor da integral com 5 trapézios: 17.0
Valor da integral com 10 trapézios: 16.197530864197525
Valor da integral com 50 trapézios: 16.006663890045807
Valor da integral com 100 trapézios: 16.001632486480972
Valor da integral com 1000 trapézios: 16.000016032048062

Por este resultado fica claro que, quanto maior o número de trapézios dividindo a área abaixo da função, maior é a precisão do cálculo.

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