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Exercício de Fixação 03 - Métodos Numéricos 1. Pergunta 1 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) O Método de Runge-Kutta de quarta ordem é o mais utilizado para solucionar EDOs. Esse método consiste, basicamente, na realização de quatro estágios para resolver um problema de valor inicial que apresente, explicitamente, uma amplitude, um ponto e um intervalo para limitar x. Ocultar opções de resposta 1. 2. Incorreta: 3. 4. Resposta correta - 5. Comentários 2. Pergunta 2 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Ocultar opções de resposta 1. F, F, F, V. 2. V, V, F, F. 3. V, V, V, F. 4. Correta: V, F, V, F. Resposta correta 5. F, F, V, V. Comentários A afirmativa I é verdadeira, pois a regra dos trapézios trabalha com a soma das áreas dos trapézios que compõem geometricamente a integral a ser calculada. A afirmativa II é falsa, visto que a primeira regra de Simpson utiliza um polinômio quadrático, não cúbico, para sua dedução teórica. A afirmativa III é verdadeira, posto que para a utilização da regra dos trapézios não existe uma restrição quanto aos seus subintervalos. A afirmativa IV é falsa, uma vez que a segunda regra de Simpson utiliza um polinômio cúbico em sua formulação. 3. Pergunta 3 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Existe um algoritmo próprio para o cálculo da derivada de uma expressão algébrica. No entanto, ao desprezar ou desconhecer esta informação, é possível estimar o valor de uma derivada em um ponto image.png quando encontra-se a expressão analítica que relaciona estes pontos. Agora, observe a tabela a seguir: Ocultar opções de resposta 1. Incorreta: 2. 3. 4. Resposta correta - 5. https://storage.googleapis.com/painel-docente-prod/questions_db/question/128657/1654093927/image.png https://storage.googleapis.com/painel-docente-prod/questions_db/question/128657/1654093927/image.png Comentários 4. Pergunta 4 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) O Método de Euler é considerado um método direto, ou seja, iterativo. Além disso, também se caracteriza por ser uma metodologia de passo simples, isto é, para se obter o valor da solução no ponto subsequente basta conhecer as informações referentes ao ponto anterior. A cada etapa da resolução de um PVI utiliza-se a mesma relação. Ocultar opções de resposta 1. Resposta correta - 2. 3. Incorreta: 4. 5. Comentários 5. Pergunta 5 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Leia o excerto a seguir: “Os polinômios interpoladores de Lagrange formam uma classe específica de polinômios que podem ser usados para fazer o ajuste de um determinado conjunto de dados simplesmente a partir dos valores dos pontos. Os polinômios podem ser escritos diretamente, e os coeficientes são determinados sem a necessidade de nenhum cálculo preliminar.” Fonte: GILAT, A.; SUBRAMANIAM, V. Métodos numéricos para engenharia e cientistas. Porto Alegre: Bookman, 2008. p. 212. Agora, observe a tabela a seguir: Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre interpolação polinomial, pode-se afirmar que, ao se utilizar os dados dispostos na tabela segundo o Método de Lagrange, obtém-se: Ocultar opções de resposta 1. 2. 3. Incorreta: 4. 5. Resposta correta - Comentários 6. Pergunta 6 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) A primeira regra de Simpson se baseia no princípio de aproximação de alguns pontos por um polinômio quadrático, ou seja, um polinômio do segundo grau; tal procedimento se caracteriza por convergir para um resultado aproximado com uma rápida velocidade. Agora, observe a tabela a seguir: Considerando essas informações, o conteúdo estudado sobre integração numérica e utilizando a primeira regra de Simpson, além de admitir que os dados apresentados se referem a uma função na qual se objetiva determinar sua integral, pode-se afirmar que, utilizando três casas decimais, a melhor aproximação deste valor é: Ocultar opções de resposta 1. 0,7733. 2. 2,3200. 3. 1,321. 4. 2,001. 5. Correta: 1,912. Resposta correta Comentários 7. Pergunta 7 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Leia o excerto a seguir: “Problemas envolvendo a taxa de variação de uma variável em relação a outra são modelados através de uma equação diferencial ou de uma equação de diferenças. Existe um número muito restrito de equações diferenciais cuja solução pode ser expressa sob uma forma analítica simples.” Fonte: HUMES, A. et al. Noções de cálculo numérico. São Paulo: McGraw Hill, 1984. p. 182. (Adaptado). Considerando essas informações, o conteúdo estudado sobre as equações diferenciais ordinárias e uma EDO descrita por y' = -x/y, 0 ≤ x ≤ 20 , y(0) = 20 e h = 10, além da dinâmica proposta por Runge–Kutta, pode-se afirmar que o termo yi+1 equivale a: Ocultar opções de resposta 1. Resposta correta - 2. 3. Incorreta: 4. 5. Comentários 8. Pergunta 8 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Leia o excerto a seguir: “Interpolar uma função f(x) consiste em aproximar essa função por uma outra função g(x), escolhida entre uma classe de funções definidas a priori e que satisfaça algumas propriedades. A função g(x) é então usada em substituição a função f(x)”. Fonte: RUGGIERO, M. A. G.; LOPES, V. L. R. Cálculo Numérico Aspectos Teóricos e Computacionais. 2. Ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 1996. p. 230. Agora, observe a função descrita pelos pontos dispostos a seguir: Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre interpolação polinomial, pode-se afirmar que o polinômio interpolador da função apresentada é: Ocultar opções de resposta 1. 2. Resposta correta - 3. 4. Incorreta: 5. Comentários Inicialmente, é necessário montar a tabela de diferenças ordinárias. Logo: 9. Pergunta 9 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) As equações diferenciais ordinárias, ou simplesmente EDO, ocorrem com muita frequência na descrição de fenômenos da natureza. Ademais, esta equação algébrica, associada a uma condição inicial, constitui um problema de valor inicial (PVI). Ocultar opções de resposta 1. F, V, V, F. Resposta correta 2. Incorreta: V, F, F, F. 3. F, V, F, V. 4. V, F, V, F. 5. F, F, V, V. Comentários 10. Pergunta 10 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Leia o excerto a seguir: “A grande maioria das equações diferenciais encontradas na prática não podem ser solucionadas analiticamente, e o recurso de que dispomos é o emprego de métodos numéricos. Dentre eles, há o Método de Euler e o Método de Runge Kutta.” Fonte: FRANCO, N. Cálculo Numérico. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. p. 383. (Adaptado). Ocultar opções de resposta 1. 2. Resposta correta - 3. 4. Incorreta: 5. Comentários 1. Pergunta 1 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Existe um algoritmo próprio para o cálculo da derivada de uma expressão algébrica. No entanto, ao desprezar ou desconhecer esta informação, é possível estimar o valor de uma derivada em um ponto image.png quando encontra-se a expressão analítica que relaciona estes pontos. Agora, observe a tabela a seguir: Ocultar opções de resposta 1. Resposta correta - https://storage.googleapis.com/painel-docente-prod/questions_db/question/128657/1654093927/image.png https://storage.googleapis.com/painel-docente-prod/questions_db/question/128657/1654093927/image.png 2. 3. Incorreta: 4. 5. Comentários 2. Pergunta 2 0/0 Nota final: 0 ponto de0 ponto possível(eis) A primeira regra de Simpson se baseia no princípio de aproximação de alguns pontos por um polinômio quadrático, ou seja, um polinômio do segundo grau; tal procedimento se caracteriza por convergir para um resultado aproximado com uma rápida velocidade. Agora, observe a tabela a seguir: Considerando essas informações, o conteúdo estudado sobre integração numérica e utilizando a primeira regra de Simpson, além de admitir que os dados apresentados se referem a uma função na qual se objetiva determinar sua integral, pode-se afirmar que, utilizando três casas decimais, a melhor aproximação deste valor é: Ocultar opções de resposta 1. 1,912. Resposta correta 2. 2,001. 3. Incorreta: 1,321. 4. 2,3200. 5. 0,7733. Comentários 3. Pergunta 3 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Thomas Simpson, um matemático inglês, foi o criador das regras que possibilitam o cálculo de uma integral por aproximações numéricas. Dentre estas, há a chamada regra dos 3/8, sendo considerada uma das mais eficientes devido à sua precisão. Agora, observe a tabela a seguir: Ocultar opções de resposta 1. 1,3236. 2. 0,8309. Resposta correta 3. Incorreta: 1,1023. 4. 1,2157. 5. 0,2788. Comentários 4. Pergunta 4 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) A maior precisão da regra de Simpson, em relação a regra dos trapézios, é intuitivamente explicada pelo fato de que a regra de Simpson inclui um cálculo de ponto médio, que oferece um melhor equilíbrio a aproximação. Ocultar opções de resposta 1. 1,8425 2. 0,7388 Resposta correta 3. 1,2134 4. Incorreta: 0,9212 5. 0,9987 Comentários 5. Pergunta 5 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Observe a tabela a seguir: Um automóvel percorreu 100 km em uma rodovia estadual que interliga duas cidades distintas e, para tal tarefa, foram necessários 95 minutos. No entanto, outros trechos que compõe este trajeto foram contabilizados, expostos na tabela apresentada. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre interpolação polinomial, pode-se afirmar que a distância aproximada percorrida por este veículo após 40 minutos, considerando os quatro primeiros pontos da tabela, foi de: Ocultar opções de resposta 1. 32 m. 2. Correta: 46 m. Resposta correta 3. 38 m. 4. 50 m. 5. 41 m. Comentários 6. Pergunta 6 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) As regras de Newton-Cotes são um conjunto de métodos que possibilitam o cálculo de uma integral. No entanto, existe a necessidade de que os valores de x sejam igualmente espaçados. Ademais, a regra do trapézio é uma regra pertencente a esta categoria. Ocultar opções de resposta 1. Resposta correta - 2. Incorreta: 3. 4. 5. Comentários 7. Pergunta 7 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Integrar uma função numericamente significa determinar um polinômio no qual este aproxime diferentes dados, tabelados ou não. Quando, por exemplo, a função é conhecida apenas em alguns pontos limitados e discretos; obtidos por experimentação. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre integração numérica, pode-se afirmar que, utilizando a segunda regra de Simpson, duas casas decimais, o resultado da integral é dado por: Ocultar opções de resposta 1. Resposta correta - 2. Incorreta: 3. 4. 5. Comentários 8. Pergunta 8 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Ocultar opções de resposta 1. Incorreta: F, F, F, V. 2. F, F, V, V. 3. V, V, V, F. 4. V, F, V, F. Resposta correta 5. V, V, F, F. Comentários A afirmativa I é verdadeira, pois a regra dos trapézios trabalha com a soma das áreas dos trapézios que compõem geometricamente a integral a ser calculada. A afirmativa II é falsa, visto que a primeira regra de Simpson utiliza um polinômio quadrático, não cúbico, para sua dedução teórica. A afirmativa III é verdadeira, posto que para a utilização da regra dos trapézios não existe uma restrição quanto aos seus subintervalos. A afirmativa IV é falsa, uma vez que a segunda regra de Simpson utiliza um polinômio cúbico em sua formulação. 9. Pergunta 9 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Em matemática, o resultado obtido pela raiz quadrada de um número é sempre único e não negativo. Além disso, uma das propriedades deste valor é que, quando multiplicado por si próprio, resulta no número inicial. Algumas raízes quadradas possuem um valor exato, outras carecem de aproximações. Agora, observe a tabela a seguir: Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre interpolação polinomial, pode-se afirmar que a estimativa da raiz quadrada de cinco através de uma interpolação polinomial por meio do Método de Lagrange, considerando três casas decimais e os pontos dispostos na tabela apresentada é: Ocultar opções de resposta 1. 2. 3. 4. Incorreta: 5. Resposta correta - Comentários 10. Pergunta 10 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) A primeira e a segunda regra de Simpson são muito semelhantes em seus aspectos geométricos, aritméticos e algébricos. No entanto, há diferenças pontuais quanto às características de seus subintervalos, no que se refere a sua multiplicidade. Agora, observe a tabela a seguir e considere que uma integral pode ser definida pelos seus pontos dispostos: Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre integração numérica, analise as afirmativas a seguir de acordo com a(s) regra(s) mais indicada para a solução da integral apresentada. I. A primeira regra de Simpson pode ser utilizada. II. A segunda regra de Simpson pode ser utilizada. III. Duas regras podem ser utilizadas. IV. Três regras podem ser utilizadas. Está correto apenas o que se afirma em: Ocultar opções de resposta 1. II e III. 2. I e IV. 3. I, II e III. 4. Correta: I e III. Resposta correta 5. II e IV. Comentários A integral está representada por cinco pontos e é a partir dos subintervalos, que neste caso equivale a 5 – 1 = 4, que se pode aferir a melhor regra a ser utilizada. A afirmativa I está correta, pois para se utilizar a primeira regra de Simpson é necessário que a quantidade de subintervalos, no caso dois, seja múltiplo de dois, e nesse caso é. A afirmativa II está incorreta, posto que a segunda regra de Simpson só pode ser utilizada quando a quantidade de subintervalos for múltipla de três. A afirmativa III está correta, visto que a regra do trapézio, além da primeira regra de Simpson, pode ser utilizada neste caso. A afirmativa IV está incorreta, uma vez que nessa situação só existe a possibilidade de utilizar duas regras, não três. 1. 2. Pergunta 1 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Leia o excerto a seguir: “Problemas envolvendo a taxa de variação de uma variável em relação a outra são modelados através de uma equação diferencial ou de uma equação de diferenças. Existe um número muito restrito de equações diferenciais cuja solução pode ser expressa sob uma forma analítica simples.” Fonte: HUMES, A. et al. Noções de cálculo numérico. São Paulo: McGraw Hill, 1984. p. 182. (Adaptado). Considerando essas informações, o conteúdo estudado sobre as equações diferenciais ordinárias e uma EDO descrita por y' = -x/y, 0 ≤ x ≤ 20 , y(0) = 20 e h = 10, além da dinâmica proposta por Runge–Kutta, pode-se afirmar que o termo yi+1 equivale a: Ocultar opções de resposta 1. 2. Resposta correta - 3. 4. 5. Incorreta: Comentários 3. Pergunta 2 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Leia o excerto a seguir: “Equações diferenciais ocorrem com muita frequência na descrição de fenômenosda natureza. Um exemplo bem simples é o crescimento da população de bactérias em uma colônia. Pode-se supor que sob condições ambientais favoráveis, a taxa de crescimento da colônia seja proporcional ao número de indivíduos num dado tempo [...].” Fonte: BARROSO, L. C.; BARROSO, M. M. A.; CAMPOS, F. F.; CARVALHO, M. L. B.; MAIA, M. L. Cálculo Numérico (com aplicações). 2. Ed. São Paulo: Harbra, 1987. p.185. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: Ocultar opções de resposta 1. V, F, F, F. 2. F, F, V, V. 3. Correta: V, V, V, F. Resposta correta 4. F, V, F, V. 5. V, F, V, F. Comentários 4. Pergunta 3 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Ocultar opções de resposta 1. V, V, F, F. 2. Incorreta: V, V, V, F. 3. V, F, V, F. Resposta correta 4. F, F, V, V. 5. F, F, F, V. Comentários A afirmativa I é verdadeira, pois a regra dos trapézios trabalha com a soma das áreas dos trapézios que compõem geometricamente a integral a ser calculada. A afirmativa II é falsa, visto que a primeira regra de Simpson utiliza um polinômio quadrático, não cúbico, para sua dedução teórica. A afirmativa III é verdadeira, posto que para a utilização da regra dos trapézios não existe uma restrição quanto aos seus subintervalos. A afirmativa IV é falsa, uma vez que a segunda regra de Simpson utiliza um polinômio cúbico em sua formulação. 5. Pergunta 4 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) As regras de Newton-Cotes são um conjunto de métodos que possibilitam o cálculo de uma integral. No entanto, existe a necessidade de que os valores de x sejam igualmente espaçados. Ademais, a regra do trapézio é uma regra pertencente a esta categoria. Ocultar opções de resposta 1. 2. 3. Correta: Resposta correta - 4. 5. Comentários 6. Pergunta 5 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Existe um algoritmo próprio para o cálculo da derivada de uma expressão algébrica. No entanto, ao desprezar ou desconhecer esta informação, é possível estimar o valor de uma derivada em um ponto image.png quando encontra-se a expressão analítica que relaciona estes pontos. Agora, observe a tabela a seguir: Ocultar opções de resposta 1. https://storage.googleapis.com/painel-docente-prod/questions_db/question/128657/1654093927/image.png https://storage.googleapis.com/painel-docente-prod/questions_db/question/128657/1654093927/image.png 2. Resposta correta - 3. Incorreta: 4. 5. Comentários 7. Pergunta 6 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Leia o excerto a seguir: “Os polinômios interpoladores de Lagrange formam uma classe específica de polinômios que podem ser usados para fazer o ajuste de um determinado conjunto de dados simplesmente a partir dos valores dos pontos. Os polinômios podem ser escritos diretamente, e os coeficientes são determinados sem a necessidade de nenhum cálculo preliminar.” Fonte: GILAT, A.; SUBRAMANIAM, V. Métodos numéricos para engenharia e cientistas. Porto Alegre: Bookman, 2008. p. 212. Agora, observe a tabela a seguir: Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre interpolação polinomial, pode-se afirmar que, ao se utilizar os dados dispostos na tabela segundo o Método de Lagrange, obtém-se: Ocultar opções de resposta 1. Resposta correta - 2. Incorreta: 3. 4. 5. Comentários 8. Pergunta 7 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) A primeira regra de Simpson se baseia no princípio de aproximação de alguns pontos por um polinômio quadrático, ou seja, um polinômio do segundo grau; tal procedimento se caracteriza por convergir para um resultado aproximado com uma rápida velocidade. Agora, observe a tabela a seguir: Considerando essas informações, o conteúdo estudado sobre integração numérica e utilizando a primeira regra de Simpson, além de admitir que os dados apresentados se referem a uma função na qual se objetiva determinar sua integral, pode-se afirmar que, utilizando três casas decimais, a melhor aproximação deste valor é: Ocultar opções de resposta 1. 1,912. Resposta correta 2. Incorreta: 2,001. 3. 2,3200. 4. 0,7733. 5. 1,321. Comentários 9. Pergunta 8 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) Em matemática, o resultado obtido pela raiz quadrada de um número é sempre único e não negativo. Além disso, uma das propriedades deste valor é que, quando multiplicado por si próprio, resulta no número inicial. Algumas raízes quadradas possuem um valor exato, outras carecem de aproximações. Agora, observe a tabela a seguir: Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre interpolação polinomial, pode-se afirmar que a estimativa da raiz quadrada de cinco através de uma interpolação polinomial por meio do Método de Lagrange, considerando três casas decimais e os pontos dispostos na tabela apresentada é: Ocultar opções de resposta 1. 2. Resposta correta - 3. Incorreta: 4. 5. Comentários 10. Pergunta 9 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) A maior precisão da regra de Simpson, em relação a regra dos trapézios, é intuitivamente explicada pelo fato de que a regra de Simpson inclui um cálculo de ponto médio, que oferece um melhor equilíbrio a aproximação. Ocultar opções de resposta 1. 1,8425 2. 0,7388 Resposta correta 3. 0,9212 4. Incorreta: 1,2134 5. 0,9987 Comentários 11. Pergunta 10 0/0 Nota final: 0 ponto de 0 ponto possível(eis) O Método de Euler é considerado um método direto, ou seja, iterativo. Além disso, também se caracteriza por ser uma metodologia de passo simples, isto é, para se obter o valor da solução no ponto subsequente basta conhecer as informações referentes ao ponto anterior. A cada etapa da resolução de um PVI utiliza-se a mesma relação. Ocultar opções de resposta 1. 2. 3. Correta: Resposta correta - 4. 5. Comentários
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