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Un iv e rs id a de Fe de ra l d o Pa ra n á De pa rta m e n to de In fo rm át ic a CI - 20 2 � � � � � � � � � � � �� � � � � �� ��� � �� � �� � � ��� �� �� � � �� ��� � �� � �� � � ��� �� �� � � �� ��� � �� � �� � � ��� �� �� � � �� ��� � �� � �� � � ��� �� �� � � ��� � �� ��� � � �� �� �� �� �� � �� � � � �� ��� � � �� �� �� �� �� � �� � � � �� ��� � � �� �� �� �� �� � �� � � � �� ��� � � �� �� �� �� �� � �� � �� ��� E- M ai l: io n ild o@ io n ild o . cjb . n et UR L: ht tp :// w w w . io ni ld o. cjb . n et /m et o do s/ CU RI TI BA 20 07 ii SU M ÁR IO 1 IN T R O D U Çà O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 C O N C EI T O D E ER R O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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E R EL A TI V O S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2. 5 ER R O D E A R R ED O N D A M EN TO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2. 6 ER R O D E TR U N CA M EN TO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 R EP R E SE N TA Çà O D O S N ÚM ER O S R E A IS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3. 1 IN TR O D U Çà O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3. 2 SI ST EM A D E N U M ER A Çà O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3. 2. 1 Si st em a de Nu m er a çã o D ec im a l. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3. 2. 2 Si st em a de Nu m er a çã o Bi n ár io . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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. . . . . . . . . . . . . . . . 16 4. 1. 4 Cl a ss ific a çã o do s m ét o do s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4. 2 M ÉT O D O D A B IS SE Çà O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4. 2. 1 Es tim a tiv a do Nú m er o de Ite ra çõ es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4. 2. 2 Co n sid er a çõ es Fi n a is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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rg ên ci a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4. 4. 2 Co n sid er a çõ es fin a is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4. 4. 3 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4. 5 M ÉT O D O D E N EW TO N - R A PH SO N O U M ÉT O D O D A S TA N G EN TE S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4. 5. 1 Co n sid er a çõ es fin a is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4. 5. 2 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4. 5. 3 Co n di çõ es de Ne w to n - Ra ph so n - Fo u rie r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4. 6 M ÉT O D O D A SE CA N TE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4. 6. 1 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4. 7 M ÉT O D O M IS TO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4. 7. 1 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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2. 2 M ét o do da El im in a çã o de G a u ss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 5. 2. 3 M ét o do de Jo rd a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 5. 2. 4 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 5. 3 FA TO R A Çà O LU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 5. 3. 1 Cá lc u lo do s Fa to re s L e U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 5. 4 M ÉT O D O S IT ER A TI V O S (A LG O RI TM O S IT ER A TI V O S). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 5. 4. 1 M ét o do de G a u ss - Ja co bi ( A lg éb ric o ).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 5. 4. 2 M ét o do de G a u ss - Ja co bi ( M a tr ic ia l ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5. 4. 3 M ét o do de G a u ss - Se id el ( A lg éb ric o ).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 5. 4. 4 M ét o do de G a u ss - Se id el ( M a tr ic ia l ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 6 IN T ER PO L A Çà O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 6. 1 IN TR O D U Çà O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 6. 1. 1 Co n ce ito de In te rp o la çã o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 6. 2 IN TE R PO LA Çà O LI N EA R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6. 2. 1 O bt en çã o da Fó rm u la . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6. 2. 2 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 6. 3 IN TE R PO LA Çà O QU A D R ÁT IC A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6. 3. 1 O bt en çã o da Fó rm u la . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6. 3. 2 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6. 4 IN TE R PO LA Çà O D E LA G R A N G E. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 6. 4. 1 O bt en çã o da Fó rm u la . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6. 4. 2 Ex em pl o s: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6. 5 IN TE R PO LA Çà O PA R A B ÓL IC A PR O G R ES SI V A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6. 6 IN TE R PO LA Çà O D E N EW TO N CO M D IF ER EN ÇA S D IV ID ID A S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6. 6. 1 D ife re n ça s D iv id id a s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6. 6. 2 Pr o pr ie da de do O pe ra do r D ife re n ça s D iv id id a s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6. 6. 3 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6. 7 IN TE R PO LA Çà O D E G RE G O R Y - N EW TO N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6. 7. 1 D ife re n ça s O rd in ár ia s o u Fi n ita s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6. 7. 2 Re la çã o en tr e di fer en ça s di vi di da s e di fer en ça s o rd in ár ia s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6. 7. 3 G re go ry - Ne w to n u sa n do D ife re n ça s O rd in ár ia s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6. 7. 4 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7 A JU ST E D E C U R V A S. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 7. 1 M ÉT O D O D O S QU A D R A D O S M ÍN IM O S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 7. 1. 1 Aj u st e Li n ea r Si m pl es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 7. 1. 2 Aj u st e Po lin o m ia l.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 8 IN T EG R A Çà O N U M ÉR IC A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 8. 1 IN TR O D U Çà O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 8. 1. 1 Fó rm u la s de Ne w to n - Co te s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 8. 2 R EG R A D O S R ET ÂN G U LO S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 8. 2. 1 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 8. 3 R EG R A D O S TR A PÉ ZI O S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 8. 3. 1 Re gr a do Tr a pé zio Re pe tid a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 8. 3. 2 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 8. 4 R EG R A D E SI M PS O N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 8. 4. 1 Re gr a de Si m ps o n Re pe tid a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 84 8. 4. 2 Ex em pl o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 1 1 In tr o du çã o Cá lc u lo N u m ér ic o é a o bt en çã o da so lu çã o de u m pr o bl em a pe la ap lic aç ão de m ét o do n u m ér ic o ; a so lu çã o do pr o bl em a se rá ca ra ct er iz ad a, en tã o , po r u m co n jun to de n úm er o s, ex at o s o u ap ro x im ad o s. M ét o do N u m ér ic o é u m al go rit m o co m po st o po r u m n úm er o fin ito de o pe ra çõ es en v o lv en do ap en as n úm er o s (op er aç õe s ar itm ét ic as el em en ta re s, cá lc u lo de fu n çõ es , co n su lta a u m a ta be la de v al o re s, co n su lta a u m gr áf ic o , ar bi tr am en to de u m v al o r, et c. ). Pr o bl e m a Fí si co M o de lo M a te m át ic o So lu çã o M o de la ge m R e so lu çã o M o de la ge m é a fa se de o bt en çã o do m o de lo m at em át ic o qu e de sc re v e o co m po rt am en to do sis te m a fís ic o . R es o lu çã o é a fa se de o bt en çã o da so lu çã o at ra v és da ap lic aç ão de m ét o do s n u m ér ic o s (es te é o o bje tiv o de es tu do do Cá lc u lo N u m ér ic o ). 2 2 Co n ce ito de Er ro 2. 1 In tr o du çã o A n o çã o de er ro es tá pr es en te em to do s o s ca m po s do Cá lc u lo N u m ér ic o . D e u m la do , o s da do s, em si, n em se m pr e sã o ex at o s e, de o u tr o la do , as o pe ra çõ es so br e v al o re s n ão ex at o s pr o pa ga m es se s er ro s a se u s re su lta do s. Fi n al m en te , o s pr óp rio s m ét o do s n u m ér ic o s, fre qü en te m en te m ét o do s ap ro x im ad o s, bu sc am a m in im iz aç ão do s er ro s, pr o cu ra n do re su lta do s o m ai s pr óx im o po ss ív el do qu e se ria m v al o re s ex at o s. Er ro é a di fe re n ça en tr e o v al o r ex at o e o v al o r ap re se n ta do . N o pr óx im o ca pí tu lo , so br e re pr es en ta çã o de n úm er o s re ai s, ire m o s an al isa r v ár ia s sit u aç õe s em qu e o co rr em er ro s, qu an do u til iz am o s o co m pu ta do r pa ra re al iz ar o s cá lc u lo s. A se gu ir, an al isa re m o s o s er ro s qu e o co rr em du ra n te as fa se s de m o de la ge m e re so lu çã o e ta m bé m so br e er ro s de ar re do n da m en to e er ro s de tr u n ca m en to . 2. 2 Er ro s n a Fa se de M o de la ge m A o se te n ta r re pr es en ta r u m fe n ôm en o do m u n do fís ic o po r m ei o de u m m ét o do m at em át ic o , ra ra m en te se te m u m a de sc riç ão co rr et a de st e fe n ôm en o . N o rm al m en te , sã o n ec es sá ria s v ár ia s sim pl ifi ca çõ es do m u n do fís ic o pa ra qu e se te n ha u m m o de lo . E x em pl o : Es tu do do m o v im en to de u m co rp o su jei to a u m a ac el er aç ão co n st an te . Te m - se a se gu in te eq u aç ão : d = d o + v o * t + 1/ 2 * α * t2 o n de : d : di st ân ci a pe rc o rr id a d o : di st ân ci a in ic ia l v o : v el o ci da de in ic ia l t : te m po α : ac el er aç ão D et er m in ar a al tu ra de u m ed ifí ci o co m u m a bo lin ha de m et al e u m cr o n ôm et ro : 3s d = 0 + 0 * 3 + 1/ 2 * 9. 8 * 32 = 44 . 1m Es te re su lta do é co n fiá v el ? 1. Fa to re s n ão co n sid er ad o s: • re sis tê n ci a do ar • v el o ci da de do v en to , et c. 2. Pr ec isã o do s da do s de en tr ad a: • Se o te m po fo ss e 3, 5s → d = 60 . 02 5m • V ar ia çã o de 16 ,7 % n o cr o n ôm et ro → 36 % n a al tu ra . 2. 3 Er ro s n a Fa se de R es o lu çã o Pa ra a re so lu çã o de m o de lo s m at em át ic o s m u ita s v ez es to rn a- sen ec es sá ria a u til iz aç ão de in st ru m en to s de cá lc u lo qu e n ec es sit am , pa ra o se u fu n ci o n am en to , qu e se jam fe ita s ce rt as ap ro x im aç õe s. Ta is ap ro x im aç õe s po de m ge ra r er ro s, ta is co m o : co n v er sã o de ba se s, er ro s de ar re do n da m en to e er ro s de tr u n ca m en to . 2. 4 Er ro s A bs o lu to s e R e la tiv o s Er ro a bs o lu to (E A) é a di fe re n ça en tr e o v al o r ex at o de u m n úm er o N e o se u v al o r ap ro x im ad o N ’ : 3 N = N’ + EA N (N > N’ → EA N > 0 N < N’ → EA N < 0) EA N = N − N ’ E rr o a bs o lu to Po r ex em pl o , sa be n do - se qu e pi ∈ (3. 14 , 3. 15 ) t o m ar em o s pa ra pi u m v al o r de n tr o de st e in te rv al o e te re m o s, en tã o , |EA pi | = |pi - pi ‘ | < 0. 01 . Er ro R ela tiv o é de fin id o co m o o er ro ab so lu to di v id id o pe lo v al o r ap ro x im ad o : ' ' ' N N N NEA ER N N − = = Er ro Re la tiv o É cl ar o qu e EA N só po de rá se r de te rm in ad o se N fo r ex at am en te co n he ci do ; c o m o iss o é ra ro , em cá lc u lo s n u m ér ic o s co st u m a- se tr ab al ha r co m u m a lim ita çã o m áx im a pa ra o er ro , ao in v és do pr óp rio (in di ca n do - se , en tã o , | E | < ε, o n de ε é o lim ite ). Po r ex em pl o , se α = 38 76 . 37 3 e só de se jam o s a pa rt e in te ira α ’ , o er ro ab so lu to se rá : ∆ α = | α − α ' | = 0. 37 3 Se fiz er m o s o m es m o co m o n úm er o β = 1. 37 3, te re m o s: ∆ β = | β − β' | = 0. 37 3 O bv ia m en te , o ef ei to de ap ro x im aç ão de β é m u ito m ai o r do qu e em α , m as o er ro ab so lu to é o m es m o n o s do is ca so s. O er ro re la tiv o , en tr et an to , po de tr ad u z ir pe rfe ita m en te es te fa to , po is: δ α = 0 37 3 38 76 , ≅ 0, 00 00 96 < 10 - 4 δ β = 0 37 3 1 , ≅ 0, 37 3 < 5* 10 0 2. 5 Er ro de A rr ed o n da m en to A o se ap lic ar u m m ét o do n u m ér ic o , o s er ro s de v id o s ao s v al o re s in ic ia is, in te rm ed iá rio s e fin ai s co n du ze m a u m er ro gl o ba l ( di fe re n ça en tr e o ex at o e o o bt id o ) ta m bé m ch am ad o de ar re do n da m en to . Er ro s in ic ia is sã o o s co m et id o s n o ar re do n da m en to do s da do s in ic ia is. O s er ro s in te rm ed iá rio s sã o de co rr en te s do s er ro s co m et id o s du ra n te a ap lic aç ão do m ét o do n u m ér ic o e o s er ro s fin ai s de co rr en te s da ap re se n ta çã o fin al do re su lta do . O s tip o s de ar re do n da m en to s m ai s co n he ci do s sã o : • A rr ed o n da m en to pa ra ba ix o o u po r fa lta ; • A rr ed o n da m en to pa ra ci m a o u po r ex ce ss o ; • A rr ed o n da m en to pa ra o n u m er o de m aq u in a m ai s pr óx im o . C ri té ri o de A rr ed o n da m en to : n o cá lc u lo m an u al , ao re gi st ra r u m v al o r ap ro x im ad o , co st u m a- se u sa r a se gu in te re gr a: 1. so m ar m ei a u n id ad e ap ós a úl tim a ca sa de ci m al a co n se rv ar ; 2. de sp re z ar as de m ai s ca sa s. A ss im , co m 2 n úm er o s sig n ifi ca tiv o s te m - se : 2 = 1. 41 4 . . . ≅ 1. 41 (1. 41 4 . . . + 0. 00 5 = 1. 41 9 . . . → 1. 41 ) 2 3 = 1. 25 9 . . . ≅ 1. 26 (1. 25 9 . . . + 0. 00 5 = 1. 26 4 . . . → 1. 26 ) 4 O u so de st e cr ité rio lim ita o er ro a m ei a u n id ad e da úl tim a ca sa co n se rv ad a: E = 2 − 1. 41 = 1. 41 42 1 . . . − 1. 41 = 0. 00 42 1 < 0. 00 5 O s v al o re s ap ro x im ad o s o bt id o s po de m se r in fe rio re s (va lo r ap ro x im ad o po r fa lta ) o u su pe rio re s (va lo r ap ro x im ad o po r ex ce ss o ) a o s ex at o s; 1. 41 é o v al o r ap ro x im ad o , po r fa lta , de 2 ; 1 . 26 é o v al o r de 2 3 , ap ro x im ad o po r ex ce ss o . Pa raco n cl u ir es te ite m de er ro de ar re do n da m en to , de v e- se re ss al ta r a im po rt ân ci a de se sa be r o n úm er o de dí gi to s sig n ifi ca tiv o s do sis te m a de re pr es en ta çã o da m áq u in a qu e es tá se n do u til iz ad a pa ra qu e se te n ha a n o çã o da pr ec isã o do re su lta do o bt id o . A lé m da pr ec isã o de ci m al , o cá lc u lo do ch am ad o Ép sil o n da m áq u in a n o s dá u m a id éi a da ex at id ão da m áq u in a. O ε da m áq u in a é o m en o r n úm er o de po n to flu tu an te , ta l q u e: 1 + ε > 1. A lg u n s m ét o do s pa ra cá lc u lo de ε n ão dã o se u v al o r ex at o , m as ist o n em se m pr e é n ec es sá rio , po is o qu e im po rt a é a su a o rd em de gr an de z a. O pr o gr am a ab ai x o , es cr ito n a lin gu ag em C, ca lc u la u m a ap ro x im aç ão do ε da m áq u in a: #i n c lu de < s t di o . h> in t m a in () { fl o a t E p s = 1. 0; w hi le (E ps + 1 > 1) E ps = E ps / 2. 0; pr in t f( " A m a qu in a a c ha qu e %1 . 25 f v a le z e r o ! \n " , E ps ); r e t u r n 0; } O pr o gr am a ac im a, ex ec u ta do n u m Pe n tiu m , o bt ev e a se gu in te re sp o st a: A m a qu in a a c ha q u e 0. 00 00 00 00 00 00 00 00 00 05 42 10 1 v a le z e r o ! Lo go , o n úm er o de dí gi to s sig n ifi ca tiv o s é 1 9. 2. 6 Er ro de Tr u n ca m en to Sã o er ro s pr o v en ie n te s da u til iz aç ão de pr o ce ss o s qu e de v er ia m se r in fin ito s o u m u ito gr an de s pa ra a de te rm in aç ão de u m v al o r e qu e, po r ra zõ es pr át ic as , sã o tr u n ca do s. Es te s pr o ce ss o s in fin ito s sã o m u ito u til iz ad o s n a av al ia çã o de fu n çõ es m at em át ic as , ta is co m o , ex po n en ci aç ão , lo ga rit m o s, fu n çõ es tr ig o n o m ét ric as e v ár ia s o u tr as qu e u m a m áq u in a po de te r. E x em pl o : U m a m áq u in a po de ria ca lc u la r a fu n çã o se n o (x) e ex po n en ci al (x) u til iz an do as se gu in te s té cn ic as : se n o (x) = x x x x − + − + 3 5 7 3 5 7 ! ! ! . . . ex = 1 2 3 2 3 + + + + x x x ! ! . . . Fa z en do tr u n ca m en to : 5 se n o (x) ≅ x x x x x n n n − + − + + − 3 5 7 3 5 7 1 ! ! ! . . . ( ) ! e x ≅ 1 2 3 2 3 + + + + + x x x x n n ! ! . . . ! A so lu çã o é a de in te rr o m pe r o s cá lc u lo s qu an do u m a de te rm in ad a pr ec isã o é at in gi da . D e u m a m an ei ra ge ra l, po de - se di ze r qu e o er ro de tr u n ca m en to po de se r di m in u íd o at é ch eg ar a fic ar da o rd em do er ro de ar re do n da m en to ; a pa rt ir de ss e po n to , n ão fa z se n tid o di m in u ir- se m ai s, po is o er ro de ar re do n da m en to se rá do m in an te . 6 3 R ep re se n ta çã o do s N úm er o s R ea is 3. 1 In tr o du çã o { Nú m er os Co m pl ex os (2+ 3√ - 1 ) Re ai s {Irraci on ai s (pi; √2 ) Ra cio n ai s {Inteiro s (-1 00 4; 2) Fr ac io n ár io s {Ordin ár io s (32 /7 ; 1 /3 ) De cim ai s (-3 . 15 ; 0 . 33 . . . ) A lg u m as da s pr o pr ie da de s bá si ca s da ar itm ét ic a re al n ão v al em m ai s qu an do ex ec u ta da s n o co m pu ta do r, po is , en qu an to n a m at em át ic a al gu n s n úm er o s sã o re pr es en ta do s po r in fin ito s dí gi to s, n o co m pu ta do r iss o n ão é po ss ív el , po is u m a pa la v ra de m em ór ia é fin ita e a pr óp ria m em ór ia ta m bé m . Ex em pl o s: 2 , 3, pi e 31 . Se de se jás se m o s ca lc u la r a ár ea de u m a ci rc u n fe rê n ci a de ra io 10 0m , o bt er ía m o s o s se gu in te s re su lta do s: a) A = 31 40 0m 2 b) A = 31 41 6 m 2 c) A = 31 41 5. 92 65 4 m 2 Co m o jus tif ic ar as di fe re n ça s en tr e o s re su lta do s? É p o ss ív el o bt er o v al o r ex at o de st a ár ea ? O s er ro s o co rr id o s de pe n de m da re pr es en ta çã o do s n úm er o s n a m áq u in
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