El método del trapecio es una técnica numérica utilizada para la aproximación de integrales definidas. Se basa en la aproximación de la función a integrar mediante segmentos lineales y en la estimación del área bajo la curva mediante la suma de trapecios. Es una de las formas más simples de integración numérica y pertenece a la familia de las reglas de Newton-Cotes.
El método del trapecio ha sido utilizado desde los primeros desarrollos del cálculo numérico. Su formulación se remonta a los trabajos de Isaac Newton y James Gregory en el siglo XVII.
Con el tiempo, ha evolucionado hasta convertirse en una herramienta estándar en análisis numérico, especialmente en problemas donde la integración analítica es difícil o imposible.
La fórmula básica del método del trapecio para una integral definida I en el intervalo [a,b] se expresa como:
Para una partición en n subintervalos de ancho h=b−a/n, la versión compuesta se expresa como:
donde xi = a+ih
Definir los límites de integración a y b, y el número de subintervalos n.
Calcular el ancho de cada subintervalo: h = b−a/n
Evaluar la función en los puntos x0 = a,x1,x2,...,xn = b
Aplicar la fórmula compuesta del método del trapecio.
Sumar los valores y multiplicar por h/2
Devolver el resultado como aproximación de la integral.
Cálculo de áreas bajo curvas de reacción química: Determinación de conversiones en reactores químicos.
Integración de ecuaciones diferenciales: Modelado de procesos de transferencia de calor y masa.
Análisis de datos experimentales: Aproximación de integrales de espectros de absorción o curvas de calorimetría diferencial de barrido (DSC).
Balance de materia y energía: Cálculo de acumulación en sistemas de flujo continuo.