Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Cálculo Numérico Integração Numérica Lauro / Nunes 1 1. Calcular ò - 9 1 56x dx , usando a regra dos trapézios. Resolução: a =1, b =9 e f ( x )= 56 -x h = b - a Þ h =9-1 Þ h =8. ò b a dxxf )( » 2 h [ f (a )+ f (b )] = TI f (a )= f (1)=1 f (b )= f (9)=7 ò - 9 1 56x dx » 2 8 [1+7] Þ TI =32. O erro cometido será, no máximo: | TE |£ 12 3h ],[ max baxÎ | "f ( x )| "f ( x )= 23569 /)( --- x | TE |£ 12 83 ],[ max 91Îx | 23569 /)( --- x | x =1 Þ | TE |£ 384 x =9 Þ | TE |£ 1,119 Logo, | TE |£ 384. 2. Calcular ò - 9 1 56x dx empregando o método dos trapézios com 8 repetições. Determine uma aproximação para o erro cometido. Resolução: ò 9 1 dxxf )( = ò - 9 1 56x dx » 2 h [ f ( 0x )+ f ( 8x )+2×å = 7 1i ixf )( ] h = n ab - = 8 19 - Þ h =1 x 0x =1 1x =2 2x =3 3x =4 4x =5 5x =6 6x =7 7x =8 8x =9 f ( x ) 1 2,65 3,61 4,36 5 5,57 6,08 6,56 7 ò - 9 1 56x dx » 2 1 [1+7+2×(2,65+3,61+4,36+5+5,57+6,08+6,56)] = 37,83. ò - 9 1 56x dx » 37,83. Erro cometido será, no máximo: | TRE |£ 2 3 12n ab )( - ],[ max baxÎ | "f ( x )| = 2 3 812 8 × × ],[ max 91Îx |-(6 x -5)-3/2 | = 6. Neste caso em particular, f ( x ) pode ser integrada de forma exata: ò - 9 1 56x dx = ò 49 1 u 6 du = 49 1 23 9 /u = 9 749 × - 9 1 = 9 1343 - = 38. Cálculo Numérico Integração Numérica Lauro / Nunes 2 3. Seja I = ò 1 0 dxex . Calcule uma aproximação para I usando 10 subintervalos e a regra dos trapézios repetida. Estimar o erro cometido. Resolução: h = n ab - = 10 1 Þ h =0,1 Þ ix = 10 i , com i =0,1,¼,10. ò 1 0 dxxf )( = ò 1 0 dxex » 2 10, [ f ( 0x )+ f ( 10x )+2×å = 9 1i ixf )( ] ò 1 0 dxex » 2 10, [ 0e + 1e +2×( 10,e + 20,e + 30,e + 40,e + 50,e + 60,e + 70,e + 80,e + 90,e )] = 1,7197. ò 1 0 dxex » 1,7197. Erro cometido será, no máximo: | TRE |£ 2 3 12n ab )( - ],[ max baxÎ | "f ( x )| = 2 3 1012 01 × - )( × ],[ max 10Îx | xe | » 0,00227. 4. Seja I = ò 1 0 dxex . Qual o número mínimo de subdivisões, para a regra dos trapézios repetida aplicada em I , de modo que o erro seja inferior a 10-3? Resolução: | TRE |£ 2 3 12n ab )( - ],[ max baxÎ | "f ( x )| Þ ],[ max 10Îx | xe |= e . 10-3£ 212 1 n× ×e Þ 2n ³ 31012 -× e Þ n ³15,05 n =16. 5. Seja I = ò 1 0 dxex . Calcule uma aproximação para I usando a regra 1/3 de Simpson com m =10. Estime o erro cometido. Resolução: Sendo m =10, h =1/10 Þ h =0,1. ò 1 0 dxex » 3 10, ( 00,e +4 10,e +2 20,e +4 30,e +2 40,e +¼+2 80,e +4 90,e + 01,e ) ò 1 0 dxex »1,71828278. Estimativa do erro: SRE £ 4 5 52880 01 × - )( × ],[ max 10Îx | xe | SRE £ 452880 × e Þ SRE £1,51016×10 -6 . Observe que SRE £0,00000151 e TRE £0,00227. Cálculo Numérico Integração Numérica Lauro / Nunes 3 6. Seja I = ò 1 0 dxex . Para que valor de m teríamos erro inferior a 10-3? Resolução: SRE £ 4 5 2880n ab )( - × ],[ max baxÎ | )(xf 4 | Obs: m =2n Þ n = 2 m 4 5 2880 01 n )( - ×e £10-3 Þ 4n ³ 3102880 -× e 4n ³0,943848 Þ n ³0,9856563. m =2n ³1,9713 m =2 Þ Para um erro inferior a 10-3 seriam necessários 2 subintervalos. Obs: na regra dos trapézios com repetição são necessários 16 intervalos. 7. Seja I = ò 10 6 xdxlog . Aproxime I com a regra dos trapézios com 8 repetições. Estime o erro cometido. Resolução: h = n ab - = 8 610 - Þ h =0,5. i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ix 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 )( ixf 0,7781513 0,8129134 0,8450980 0,8750613 0,9030900 0,9294189 0,9542425 0,9777236 1,0 Obs: dx xd log = 10 1 lnx 2 2 dx xd log =- 10 101 22 ln ln × × x = 10 1 2 ln× - x Þ 2 2 dx xd log =- 2x elog . ò 10 6 xdxlog » 2 50, [0,77815125+1,0+2×(0,81291336+¼+0,97772361)]=3,59331166. ò 10 6 xdxlog »3,59331166. Estimativa do erro: TRE £ 2 3 812 610 × - )( × ],[ max 106Îx 2 2 dx xd log Þ TRE £ 2 3 812 4 × × 26 elog Þ TRE £0,0010053113. Cálculo Numérico Integração Numérica Lauro / Nunes 4 8. Seja I = ò 10 6 xdxlog . Aproxime I com a regra de Simpson com 8 subintervalos. Estime o erro cometido. Resolução: h = m ab - = 8 610 - Þ h =0,5. m =8 e n =4. i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ix 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 )( ixf 0,7781513 0,8129134 0,8450980 0,8750613 0,9030900 0,9294189 0,9542425 0,9777236 1,0 Obs: dx xd log = 10 1 lnx 2 2 dx xd log =- 10 101 22 ln ln × × x = 10 1 2 ln× - x Þ 2 2 dx xd log =- 2x elog . Þ 3 3 dx xd log = 3 2 x ex log . Þ 4 4 dx xd log = 6 26 x xe ×- log = 4 6 x elog- . ò 10 6 xdxlog » 2 50, [0,77815125+1,0+2×(0,84509804+0,90308999+0,95424251) +4×(0,81291336+0,87506126+0,92941893+0,97772361)]=3,5939135. ò 10 6 xdxlog »3,5939135. Estimativa do erro: SRE £ 4 5 2880 610 n× - )( × ],[ max 106Îx | )(xf 4 | Þ TRE £ 4 5 42880 4 × × 46 6 elog Þ SRE £0,0000027925.
Compartilhar