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MA2311 CÁLCULO NUMÉRICO 1º Semestre de 2016 Prova P2 A Nº de ordem: _________
Nome: __________________________________ Ass.: ______________________________ Nº: ��������-�
Tempo de Prova: 80 minutos Fazer a prova legível e em ordem É permitido usar calculadora NOTA: ___________
QUESTÃO 1: Dada a tabela e sabendo-se que �F(1)=0,123 e �2F(2)=0,010,
calcular F(0,6) pelo polinômio interpolador de Newton. Não considerar o erro de
truncamento.
w F(w)
0 1,220
1 F(1)
2 1,454
3 F(3)
4 1,736
Solução:
590,1)3(F
010,0)]2(F)3(F[)3(F)4(F)2(F)3(F)2(F
331,1)1(F123,0)1(F)2(F)1(F
2
=
=−−−=∆−∆=∆
=⇒=−=∆
285,1)6,0(F
285,1012,0
!2
6,0111,06,0220,1)6,0(F
)0(F.
!2
w)0(F.w)0(F)w(P
)2(
2
)2(
2
=
=×+×+=
∆+∆+=
w F(w) ∆ ∆2 ∆3
0 1,220 0,111 0,012 0,001
1 F(1)=1,331 0,123 0,013 -0,003
2 1,454 0,136 0,010
3 F(3)=1,590 0,146
4 1,751
є≤0,0005 є≤0,001 є≤0,002 є≤0,004
QUESTÃO 2: A capacidade calorífica Cp de uma substância a pressão constante em função da
temperatura é dada por 2p T.cT.baC
−++= cal/mol onde a, b e c constam na tabela abaixo:
a b c
Al (aluminio) 4,94 0,00296 0
Sabe-se que a variação ∆H da entalpia nas temperaturas T0 e T1 é calculada por
∫=∆
1
0
T
T p
dTCH . Estime, pelo método de Simpson, o valor da variação da entalpia do alumí-
nio (Al) entre as temperaturas de 300K e 500K, dividindo-se o intervalo de integração em quatro
partes. Três casas decimais.
Solução:
O passo h é h= 50
4
300500
=
−
A tabela é portanto a seguinte:
T (temperatura) 300 350 400 450 500
Cp=4,94+0,00296T 5,828 5,976 6,124 6,272 6,42
( ) 8,1224)42,6)124,6.(2272,6976,5.(4828,5
3
50dT.CH
500
300
p =++++==∆ ∫
QUESTÃO 3: Anna depositou R$5000,00 em uma conta que rende juros de 5% ao ano capitali-
zados continuamente. Ela pretende retirar R$2000,00 por ano. Sabendo que a taxa de variação do
valor Q em função do tempo t (dado em anos) pode ser modelado pela equação diferencial
2000Q05,0
dt
dQ
−=
determine, usando o Método de Euler Modificado, quantos anos levarão para a
conta entrar no negativo? Use 2 casas decimais.
Solução:
2000Q05,0
dt
dQ
−= e Q(0)=5000
K1=F(t, Q)= 0,05Q-2000
K2=F(t+0,5, Q+0,5K1)= 0,05(Q+0,5K1)−2000
Q(t+1)=Q(t)+K2
t Q K1 K2
0
1
2
3
5000
3206,25
1320,57
−661,75
−1750
−1839,69
−1933,97
−1793,75
−1885,68
−1982,32
Quantos anos levarão para a conta entrar no negativo?
Resposta: 3 anos
QUESTÃO 4: Deseja-se delimitar o erro de truncamento Et ao calcular a área da
região delimitada por y=f(x), o eixo x e as retas x=a, x=b, pela regra do trapézio
com passo h. Sabe-se que n=3 é o número de partições do intervalo [a , b] ,
y=cos(x2+4) e o intervalo [0 , 73pi ] . Usando o Matlab, digitou-se então a codifi-
cação dada abaixo, mas que contém 5 erros. Pede-se encontrar os erros e escrever a
sintaxe correta.
disp('O erro de truncamento Et é:')
syms x
y= cos(x2+4)
a=0
b= 73pi
n=3
h=(a-b)/n
t=a:h:b;
df=diff(y,3)
z=a:h:b
M=max(abs(subs(df,z)))
Et= (h^3/90)*M
Solução:
erro 1: cos(x^2+4)
erro 2: 3*pi/7
erro 3: abs((b-a)/n)
erro 4: y , 2
erro 5: n*(h^3/12)*M
A
MA2311 CÁLCULO NUMÉRICO 1º Semestre de 2016 Prova P2 B Nº de ordem: _________
Nome: __________________________________ Ass.: ______________________________ Nº: ��������-�
Tempo de Prova: 80 minutos Fazer a prova legível e em ordem É permitido usar calculadora NOTA: ___________
QUESTÃO 1: Dada a tabela abaixo e sabendo que �F(1)=0,123 e �2F(2) =0,010,
calcular F(0,3) pelo polinômio de Newton. Não considerar o erro de truncamento.
w F(w)
0 1,235
1 F(1)
2 1,469
3 F(3)
4 1,751
Solução:
w F(w) ∆ ∆2 ∆3
0 1,235 0,111 0,012 0,001
1 F(1)=1,346 0,123 0,013 -0,003
2 1,469 0,136 0,010
3 F(3)=1,605 0,146
4 1,751
є≤0,0005 є≤0,001 є≤0,002 є≤0,004
605,1)3(F
010,0)]2(F)3(F[)3(F)4(F)2(F)3(F)2(F
331,1)1(F123,0)1(F)2(F)1(F
2
=
=−−−=∆−∆=∆
=⇒=−=∆
267,1)3,0(F
267,1012,0
!2
3,0111,03,0235,1)3,0(F
)0(F.
!2
w)0(F.w)0(F)w(P
)2(
2
)2(
2
=
=×+×+=
∆+∆+=
QUESTÃO 2: A capacidade calorífica de uma substância a pressão constante Cp em função
da temperatura é dada por 2p T.cT.baC
−++= cal/mol onde a, b e c constam na tabela abai-
xo:
a b c
Al 4,74 0,00276 0
Sabe-se que a variação da entalpia nas temperaturas T0 e T1 é calculada por
∫=∆
1
0
T
T p
dTCH . Com relação às informações descritas estime, pelo método de Simpson,
o valor da variação da entalpia do alumínio (Al) entre as temperaturas de 300K e 500K, divi-
dindo-se o intervalo de integração em quatro partes. Três casas decimais.
Solução:
O passo h é h= 50
4
300500
=
−
A tabela é portanto a seguinte:
T (temperatura) 300 350 400 450 500
Cp=4,74+0,00276T 5,568 5,706 5,844 5,982 6,12
( ) 2,1164)12,6)982,5.(2844,5706,5.(4568,5
3
50dT.CH
500
300
p =++++==∆ ∫
QUESTÃO 3: Anna depositou R$4000,00 em uma conta que rende juros de 5% ao ano capitaliza-
dos continuamente. Ela pretende retirar R$1.500,00 por ano. Sabendo que a taxa de variação do valor
Q em função do tempo t (dado em anos) pode ser modelado pela equação diferencial
1500Q05,0
dt
dQ
−= determine, usando o Método de Euler Modificado, quantos anos a conta levará
para entrar no negativo? Use 2 decimais
Solução:
1500Q05,0
dt
dQ
−= e Q(0)=4000
K1=F(t, Q)= 0,05Q-1500
K2=F(t+0,5, Q+0,5K1)= 0,05(Q+0,5K1)−1500
Q(t+1)=Q(t)+K2
t Q K1 K2
0
1
2
3
4000
2667,50
1266,71
−205,87
−1300
−1366,63
−1436,66
−1332,50
−1400,79
−1472,58
Quantos anos levarão para a conta entrar no negativo?
Resposta: 3 anos
QUESTÃO 4: Deseja-se delimitar o erro de truncamento Et ao calcular a área da
região delimitada por y=f(x), o eixo x e as retas x=a, x=b, pela regra do trapézio
com passo h. Sabe-se que n=3 é o número de partições do intervalo [a , b] ,
y=sen(3−x2) e o intervalo [0 , 52pi ] . Usando o Matlab, digitou-se então a codi-
ficação dada abaixo, mas que contém 5 erros. Pede-se encontrar os erros e escre-
ver a sintaxe correta.
disp('O erro de truncamento Et é:')
syms x
y= sen(3−x2)
a=0
b= 52pi
n=3
h=(a-b)/n
t=a:h:b;
df=diff(y,4)
z=a:h:b
M=max(abs(subs(df,z)))
Et= (h^5/12)*M
Solução:
erro 1: sin(3−x^2)
erro 2: 2*pi/5
erro 3: abs(b-a)/n
erro 4: y , 2
erro 5: n*(h^3/12)*M
B