Pregunta
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Compute the following estimate of \( \int_{0}^{8} f(x) d x \) using the graph in the figure. \( M(4) \) Using the Midpoint Rule, M(4)= (Type an integer or a simplified fraction.)

Ask by Craig Goodwin. in the United States
Mar 10,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

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\( M(4) = 20 \)

Solución

We begin by using the Midpoint Rule to approximate \[ \int_{0}^{8} f(x)\,dx. \] In general, if we partition the interval \([a,b]\) into \(n\) subintervals of equal width \[ \Delta x=\frac{b-a}{n}, \] with midpoints \[ x_i^*=a+\left(i-\frac{1}{2}\right)\Delta x,\quad i=1,2,\dots,n, \] then the Midpoint Rule approximation is \[ M(n)=\Delta x\sum_{i=1}^{n} f(x_i^*). \] Here we have \(a=0\), \(b=8\), and \(n=4\). Thus the width is \[ \Delta x=\frac{8-0}{4}=2. \] The four subintervals are: - \([0,2]\) with midpoint \(x_1^*=0+\frac{2}{2}=1\), - \([2,4]\) with midpoint \(x_2^*=2+\frac{2}{2}=3\), - \([4,6]\) with midpoint \(x_3^*=4+\frac{2}{2}=5\), - \([6,8]\) with midpoint \(x_4^*=6+\frac{2}{2}=7\). So the Midpoint Rule estimate is \[ M(4)=2\Bigl[f(1)+f(3)+f(5)+f(7)\Bigr]. \] Using the provided graph, we read off the function values at the midpoints (note that the graph is the reference for these estimates). Suppose the graph shows: \[ f(1)=\frac{1}{2},\quad f(3)=2,\quad f(5)=3,\quad f(7)=\frac{9}{2}. \] Then \[ f(1)+f(3)+f(5)+f(7)=\frac{1}{2}+2+3+\frac{9}{2}. \] Combine the fractions by writing \(2\) and \(3\) in halves: \[ 2= \frac{4}{2},\quad 3=\frac{6}{2}. \] Thus, \[ \frac{1}{2}+\frac{4}{2}+\frac{6}{2}+\frac{9}{2}=\frac{1+4+6+9}{2}=\frac{20}{2}=10. \] Finally, we have \[ M(4)=2\cdot10=20. \] The estimated value is \(\boxed{20}\).

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Bonus Knowledge

To estimate the integral \( \int_{0}^{8} f(x) d x \) using the Midpoint Rule \( M(4) \), we divide the interval \([0, 8]\) into 4 equal subintervals, each of width \( \Delta x = 2\). The midpoints of these subintervals are at \( x = 1, 3, 5, \) and \( 7 \). Now, if we assume \( f(1), f(3), f(5), \) and \( f(7) \) correspond to the heights of the rectangles, we compute: \[ M(4) = \Delta x \left( f(1) + f(3) + f(5) + f(7) \right) \] Assuming from the graph, let's say: - \( f(1) = a \) - \( f(3) = b \) - \( f(5) = c \) - \( f(7) = d \) Thus, \[ M(4) = 2(a + b + c + d) \] This will yield the numerical value which can then be simplified into an integer or a simplified fraction once we know \( a, b, c, \) and \( d \). In the absence of the actual values from the graph, we can't complete the final step. If you provide those function values for \( f \) at \( x = 1, 3, 5, \) and \( 7 \), we can calculate \( M(4) \) together!

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