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Métodos Numéricos para cálculo de ‘zeros’ de funções Método da Bissecção Seja 𝑓 uma função contínua em [a,b], tal que 𝑓(𝑎). 𝑓(𝑏) < 0. O método consiste em, a partir de um intervalo [a, b], que contenha a raiz �̅�, determinar uma sequência de intervalos [𝑎! , 𝑏!], 𝑖 = 0,1,2, …. e 𝑎" = 𝑎 e 𝑏" = 𝑏. A amplitude do intervalo em uma iteração é a metade da amplitude do intervalo anterior, e ele sempre contém a raiz �̅�. A sequência de intervalos será calculada até que a amplitude do intervalo seja menor que a precisão ε requerida. Vejamos o passo a passo: (i) Determinar um intervalo inicial (conforme orientações do Teorema de Bolzano); (ii) Calcular 𝑥! = (#!$%!) ' ; (iii) 𝑓(𝑎). 𝑓(𝑥) < 0, então você utiliza 𝑎, senão você utilizará 𝑥 nessa extremidade do intervalo; (iv) 𝑓(𝑏). 𝑓(𝑥) < 0, então você utiliza 𝑏, senão você utilizará 𝑥 nessa extremidade do intervalo; Concluído o processo, conforme critério de parada estabelecido, têm-se um intervalo [a, b] que contém uma aproximação �̅� para a raiz exata. Método das cordas Neste método, devemos considerar os seguintes elementos: n a b x 𝑓(𝑎!) 𝑓(𝑏!) 𝑓(𝑥!) 0 a b Valor inicial f(a) f(b) f(valor inicial) 1 ... Para definir o valor inicial e o ponto fixo: (i) Se 𝑓(𝑎). 𝑓"(𝑥) < 0, então 𝑎 é o valor inicial e 𝑏 é o ponto fixo; (ii) Se 𝑓(𝑎). 𝑓"(𝑥) > 0, então 𝑎 é o ponto fixo e 𝑏 é o valor inicial; (iii) Se 𝑓(𝑏). 𝑓"(𝑥) < 0, então 𝑏 é o valor inicial e 𝑎 é o ponto fixo; (iv) Se 𝑓(𝑏). 𝑓"(𝑥) > 0, então 𝑎 é o valor inicial e 𝑏 é o ponto fixo; Após definir valor inicial e ponto fixo, deve- se aplicar o método: 𝑥!"# = 𝑥! − 𝑓(𝑥!) 𝑓(𝑥!) − 𝑓(𝑝𝑓) . (𝑥! − 𝑝𝑓) O processo é concluído, conforme o critério de parada estabelecido. Método de Newton O método de Newton é um eficiente método para se obter a aproximação de raízes de funções reais. Seja 𝑓: 𝐼 → ℝ uma função derivável. Assim, fica definida, para todo ponto de 𝐼 onde a derivada de 𝑓 não se anula, a seguinte função: 𝑥# = 𝑥#$% − &((!"#) &*((!"#) . Vejamos o passo a passo: (i) Determine o intervalo inicial (conforme orientações do Teorema de Bolzano); (ii) Determinar o valor de 𝑥 inicial; (iii) Determinar 𝑓(𝑥"); (iv) Calcule 𝑓′(𝑥"); (v) Utilizar o método para determinar o valor de 𝑥# O processo é concluído, conforme o critério de parada estabelecido. Exercícios Encontrar uma raiz em cada uma das funções, e seus respectivos intervalos, utilizando os três métodos estudados. Precisão: 0,01 (a) 𝑓(𝑥) = 2𝑥+ − 5𝑥, − 6𝑥 − 8; [3,4]; (b) 𝑓(𝑥) = % ( + 𝑥, − 5; [1,3]; (c) 𝑓(𝑥) = 𝑥+ − 3𝑥 − 1; [-1,0]; (d) 𝑓(𝑥) = 𝑥,−3; [1,2]; (e) 𝑓(𝑥) = 𝑒$( − 3𝑥; [0,2].
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