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Arredonde para quatro casas decimais, o valor x= 3,1415926536 3,1415 3,142 3,14159 3,1416 3,141 Uma vendedora recebe R$ 1000,00 de salário fixo, mais R$ 0,05 para cada real faturado nas vendas. Sendo x o valor em reais correspondente às vendas mensais da referida vendedora, expresse seu salário em função de x. 1000 1000 + 0,05x 1000 - 0,05x 1000 + 50x 50x Em cálculo numérico é necessário o conhecimentos de várias funções. Por exemplo, que função é definida pela sentença: função f definida de R em R na qual a todo x pertencente ao domínio R associa o elemento yde valor igual a ax2+bx+cx (onde a R*, b e c R) Função linear. Função quadrática. Função exponencial. Função afim. Função logaritma. Seja f uma função de R em R, definida por f(x) = x2 + 1, calcule f(-1/4). 17/16 - 2/16 16/17 2/16 9/8 Sendo f uma função de R em R, definida por f(x) = 2x - 7, calcule f(2). 3 -11 -3 -7 2 f(2)= 2.2-7=-3 Sendo f e g funções de R em R, definida por f(x) = 3x - 4 e g(x) = 4x - 3 calcule f(3) +g(2) . 10 9 7 6 14 Explicação: f(3) = 3.3 -4 = 5 e g(2) = 4.2 -3 = 5 , então f(3) +g(2) = 5 + 5 = 10 . O número binário (10000111101)2 tem representação na base decimal igual a: 1086 1085 1084 10860 10085 Número binário | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 Valor de posição | | | | | | | | | | | Cálculo | 1 * 1024 | 0 * 512 | 0 * 256 | 0 * 128 | 0 * 64 | 1 * 32 | 1* 16 | 1 * 8 | 1 * 4 | 0 * 2 | 1 * 0 Resultado | 1024 + 0 + 0 + 0 + 0 + 32 + 16 + 8 + 4 + 0 + 1 = 1085 Toda medida Física apresenta um erro inerente. Dois erros são muito utilizados para avaliar o afastamento de um valor, supostamente, correto. Suponha que ao medir o diâmetro do eixo de um motor, um técnico encontrou o valor 35,42 mm. Ao examinar o manual do motor, a informação é de que o diâmetro deste eixo é de 35,50 mm. Qual o erro percentual desta medição: 1,08% 0,35% 8% 0,23% 0,08% Explicação: Erro absoluto = módulo (35,50 - 35,42) = 0,08 Erro relativo: = 0,08/35,50 = 0,0023 = 0,23% Sejam os vetores u = (0,2), v = (-2,5) e w = (x,y) do R2. Para que w = 3u + v, devemos ter x + y igual a: 9 18 5 2 10 Explicação: xu = 3.0 - 2 = -2 yu = 3.2 + 5 = 11 Vamos encontrar uma aproximação da raiz da função: f(x) = x3 - 9x + 3 utilizando o Método da Bisseção. Realize 2 iterações. Intervalo inicial de x0=0 e x1=0.5. Após a realização das iterações diga o valor encontrado para x3. 0.25 0, 375 0.765625 0,4 1 Explicação: f(x) = x3 - 9x + 3 ... x0 =0 e x1 =0,5 . f(0 ) = +3 positivo e f(0,5) = 0,125 - 4,5 +3 = -1,375 negativo ( há pelo menos uma raiz) Primeiro x médio : x2 = 0,25 ... f (0,25) = 0,253 - 9. 0,25 +3 = 0,0156 + 0,75 = + 0,7656 valor positivo . então novo intervalo com raiz é ( x2, 0,5 ) Segundo x médio x3 = ( 0,25 + 0,5 ) /2 = 0,75/ 2 = 0,375 ..iteração pediada. Deseja-se buscar a raiz de uma equação f(x) =0 no intervalo [1,5] . Pelo método da bisseção o intervalo a ser testado para a raiz na 1ª iteração deve ser escolhido como: [3,5] se f(3). f(5) > 0 [1,2 ] se f(1). f(2) < 0 [2,5] se f(2).f(5) >0 . [1,3] se f(1). f(3) > 0 [1,3] se f(1). f(3) < 0 Explicação: Deve ser calculado o ponto médio do intervalo x= (1+5)/2 , donde x=3. . Então os intervalos a serem testados podem ser [1,3] ou [3,5] .. Entretanto o produto f(1).f(3) ou f(3) .f(5) tem que ser < 0 pelo teorema de Bolzano, para que contenham ao menos uma raiz. Só há uma opção que atende , citando intervalo [1,3] com f(1).f(3) < 0 . As opções com x=2 não atendem ao método que prevê usar o ponto médio x =3.. Analisando a função y = 3x4 - 1 , usando o teorema de Bolzano, a conclusão correta sobre suas raízes no intervalo [ -1, 0 ] é: tem nº par de raízes pois f(-1) .f(0) > 0 tem nº ímpar de raízes pois f(-1) .f(0) < 0 não tem raízes nesse intervalo tem nº par de raízes pois f(-1) .f(0) < 0 tem nº ímpar de raízes pois f(-1) .f(0) > 0 Explicação: f(-1) = 3 - 1= 2 positivo e f(0) = 0 - 1= - 1 negativo Então f(-1) . f(0) < 0 . De acordo com o teorema de Bolzano : Se f(a) x f(b) < 0, existe uma quantidade ímpar de raízes reais no intervalo [a,b] . Considere a função f(x) = x^3 - 2x e o intervalo [1, 3]. Utilizando o método da falsa posição, qual o valor da raiz após a primeira iteração. 1,14 0,55 1,00 1,56 1,85 Explicação: Função f(x) = x3 - 2x e o intervalo [1, 3]. . Valor da raiz após a primeira iteração - o método da falsa posição. 1,14 Confirmando a existência de raiz : f(1) = 1-2 = -1 .. f(3) = 27 - 6 = +21 , então como f(1) . f(3) < 0 , há ao menos uma raiz nesse intervalo . x = [a. f(b) - b. f(a) ] / [f(b) - f(a) ] , Cálculo de x0 : a=1 , b= 3, f(b) = f(3) = 21 , f(a)= f(1) = - 1 , substituindo na expressão de x , resulta x0 = [1. 21 - 3(-1)] / [ 21 - (-1)] = 24 / 22 = 1,0909 Testando novo intervalo : f(x0) = 1,09093 - 2 .1,0909 = 1,2982 - 2,1818 = - 0,8835 ,sinal diferente de f(b), então intervlo da raiz é [x0 e 3] Então na fórmula de x : a = x0 = 1,0909 , b = 3 , f(a) = f(x0) = -0,8835 , f(b) = 21 substituindo na expressão de x , resulta x1 = [1,0909 x 21 - 3(-0,8835)] / [ 21 - (-0,8835)] = (22,9089 + 2,6505 =25,5594 ) / 21,8835 = 1.1679 6a Questão A teoria da Computação Numérica se baseia em estabelecer rotinas reiteradas de cálculos matemáticos com o intuito de se obter solução aproximada ou mesmo exata para um determinado problema. Neste contexto, é ideal que uma rotina de cálculo seja implementada em um computador, sendo utilizadas algumas estruturas lógicas básicas. Com relação a estas estruturas, NÃO PODEMOS AFIRMAR: Estruturais repetitivas representam ações condicionadas a um critério de parada, às vezes determinado em pseudocódigo pela palavra inglesa "while". As estruturas repetitivas, sequenciais e seletivas utilizam com frequência os "pseudocódigos" para expressarem as ações a serem executadas. Estruturas sequenciais representam ações que seguem a outras ações sequencialmente. A saída de uma ação é a entrada de outra. Estruturas repetitivas representam ações que se repetem um número indeterminado de vezes. Em pseudocódigo podem ser representadas pela palavra inglesa "until". Estruturas seletivas são aquelas que possuem ações que podem ser realizadas ou não. No pseudocódigo estas estruturas são representadas diversas vezes pela palavra inglesa "if". Explicação: Estruturas repetitivas sempre devem ter uma condição lógica de saída Seja h uma função contínua, real de variável real. Sabe-se que h(-1) = 4; h(0) = 0; h(1) = 8. Seja uma função g definida como g(x) = h(x) - 2. Sobre a equação g(x) = 0 pode-se afirmar que: nada pode ser afirmado tem uma raiz não tem raízes reais tem três raízes pode ter duas raízes Explicação: g(x) = h(x) - 2. e h(-1) =4 , h(0) = 0; h(1) = 8 , então : g( -1) = h(-1) - 2 = 4 - 2 = 2 g(+ 1) = h(+1) - 2 = 8 -2 = 6 . Então como g(-1). g(+1) = +12 positivo , podemos afirmar que entre x =-1 e x=+1 g(x) pode ter um número par de raízes , como por exemplo 2 raízes positivas. A substituição de um processo infinito por um finito resulta num erro como o que acontece em 0,435621567...= 0,435. Esse erro é denominado: Percentual Relativo De modelo Absoluto De truncamento Explicação: Em matemática e ciência da computação, o truncamento é a limitação do número de dígitos à direita da vírgula decimal Considere a descrição do seguinte método iterativo para a resolução de equações. " a partir de um valor arbitrário inicial x0 determina-se o próximo ponto traçando-se uma tangente pelo ponto (x0, f(x0)) e encontrando o valor x1 em que esta reta intercepta o eixo das abscissas." Esse método é conhecido como: Método de Pégasus Método de Newton-Raphson Método das secantes Método da bisseção Método do ponto fixo Explicação: O Método de Newton procura uma convergência mais rápida para a raiz usando a derivada da função . Devido à interpretação gráfica da derivada como tangente , é também conhecido como Método das Tangentes . Utilize o Método de Newton para encontrar a sua raiz aproximada x2 na função f(x) = 2 - 3ln(x) dado x0=0,5. 1,17 1,70 1,87 1,67 1,77 Explicação: xn+1 = xn - [ f(xn) / f' (xn) ] x1 = x0 - [f(x0) / f"(x0)] ( obs para os cálculos : ln x = 2,3.log x ; se y = lnx então y ' = 1/x .) então f(x0) = f(0,5) = 2 - 3ln0,5 = 2 - 3.(-0,69) = 2 + 2,07) = 4,07 e f '(x0) = - 3 .1/x0 = -3 /0,5 = - 6. daí : x1 = 0,5 - (4,07) / (-6) = 0,5 + 0,678 = 1,178 x2 = x1 - [f(x1) / f"(x1)] onde f(x1) = 2 - 3 ln 1,178 = 2 - 3. (0,163 ) = 2 - 0,489 = 1,511 e f '(x1) = - 3.1/x1= -3 / 1.178 = - 2,546 daí x2 = 1,178 - (1,511) / (-2,546) = 1,178 + 0,593 = 1,771 Determine, utilizando o método de newton-raphson, qual a raiz da equação f(x) = 3x4-x-3 utilizando x0 = 1. Aplique duas iterações do método e indique a raiz encontrada. (Utilize quatro casas decimais para as iterações) 1.0245 1.0746 1.0909 1.0800 1.9876 Explicação: f(x) = 3x4-x-3 , utilizando x0 = 1. Aplique duas iterações para a raiz . xn+1 = xn - [ f(xn) / f' (xn) ] x1 = x0 - [f(x0) / f"(x0)] f '(x) = 12x3 - 1 f(x0) = f(1) = 3.14- 1 - 3 = -1 ... f '(x0 ) = 12.13 - 1 = 11 daí : x1 = 1 - (-1) / 11 = 12/11 = 1,0909 x2 = x1 - [f(x1) / f"(x1)] f(x1) = 3. 1,09094 - 1,0909 - 3 = 0,1578 ... f '(x1 ) = 12.(1,0909) 3 - 1 = 14,578 daí x2 = 1,0909 - ( 0,1578 ) / 14,578 = 1,0909 - 0,0108 = 1,0801 Seja a equação P(x) = 0. Se P(1) x P(3) < 0, o teorema de Bolzano afirma que: a equação P(x) = 0 tem uma raiz real no intervalo (1, 3) a equação P(x) = 0 não tem raiz real no intervalo (1, 3) a equação P(x) = 0 tem duas raízes reais no intervalo (1, 3) a equação P(x) = 0 pode ter uma raiz real no intervalo (1, 3) nada pode-se afirmar a respeito das raízes reais no intervalo (1, 3) Explicação: De acordo com o teorema de Bolzano, considerando um intervalo real (a,b) e uma função contínua f(x). Se f(a) x f(b) < 0, existe uma quantidade ímpar de raízes reais no intervalo (a,b) para a equação f(x) = 0 Se f(a) x f(b) > 0, existe uma quantidade par de raízes reais (incluindo o zero, ou seja, nehuma) no intervalo (a,b) para a equação f(x) = 0 Uma equação f(x) = 0 é resolvida por um método iterativo. Dois valores consecutivos, a quinta e sexta iterações, valem, respectivamente 1,257 e 1,254. Considerando como critério de parada o erro absoluto igual a 0,01, marque a afirmativa correta. É verdade que f(1,257) - f(1,254) = 0,01 Qualquer um dos dois valores pode ser arbitrado para ser raiz aproximada da equação f(x) = 0. O valor 1,254 não pode ser escolhido para ser a raiz aproximada da equação f(x) = 0, uma vez que 1,257 - 1,254 = 0,003 < 0,01. O valor 1,254 pode ser escolhido para ser a raiz aproximada da equação f(x) = 0, uma vez que 1,257 - 1,254 = 0,003 < 0,01. É verdade que f(0) = 1,254 Explicação: Se o critério de parada é o erro, devemos sempre que encontrarmos uma nova solução aproximada comparar com a anterior e avaliar se é menor que o critério. No exercício, x5 = 1,257 e x6 = 1,254. Assim, como módulo (1,257 - 1,254) = 0,003 é menor que o erro (0,01), 1,254 é uma raiz aproximada de f(x) = 0. Qual método procura a aproximação para o valor da raiz usando a derivada da função? Ponto fixo Gauss Jacobi Gauss Jordan Bisseção Newton Raphson Explicação: Pelo método de Newton Raphson escolhe-se uma aproximação inicial para a raiz e após isso calcula-se a função da reta tangente aplicando a derivada da função nesse ponto e a interseção dela com o eixo das abcissas, buscando encontrar uma aproximação para a raiz. Repete-se o processo, em um método iterativo, para encontrar a raiz da função . Dentre os métodos numéricos para encontrar raízes (zeros) de funções reais, indique o gráfico que corresponde aos MÉTODO DO PONTO FIXO: Explicação: Como exemplificado no gráfico da quarta figura, no método do ponto fixo a raiz da função g(x) mostrada é encontrada através da raiz de uma outra função próxima y =x , que podemos resolver, ao invés da g(x) . O método de Newton-Raphson utiliza a derivada f´(x) da função f(x) para o cálculo da raiz desejada. No entanto, existe um requisito a ser atendido: A derivada da função não deve ser negativa em nenhuma iteração intermediária. A derivada da função deve ser positiva em todas as iterações intermediárias. A derivada da função deve ser negativa em todas as iterações intermediárias. A derivada da função não deve ser positiva em nenhuma iteração intermediária. A derivada da função não deve ser nula em nenhuma iteração intermediária. Explicação: Como no Método de Newton as aproximações para a raiz são obtidas por xn+1 = xn - [ f(xn) / f' (xn) ] em que f' (x) está no denominador , então f' (x) não pode ser zero . Resolva o sistema de equações abaixo e enconte x1 e x2: 5x1 + 4x2 = 180 4x1 + 2x2 = 120 x1 = 20 ; x2 = 20 x1 = -20 ; x2 = 15 x1 = 18 ; x2 = 18 x1 = 10 ; x2 = -10 x1 = -10 ; x2 = 10 Explicação: Multiplicando a segunda por ( -2 ) e somando com a primeira elimina-se o x2 e resulta : -3x1 = -60 ..donde x1 = 20 . Substituindo x1 na primeira ( ou na segunda) calcula-se x2 : 5.20 + 4 x2 = 180 ... 4 x2 = 180 -100 = 80 ... x2 = 20. Os sistemas lineares com duas equações e duas incógnitas apresentam uma interpretação geométrica para as diversas possibilidades de solução. Assinale a opção incorreta. O sistema linear 2 x 2 possível e determinado é representado por duas retas paralelas O sistema linear 2 x 2 possível e determinado é representado por duas retas coincidentes O sistema linear 2 x 2 nem sempre tem solução O sistema linear 2 x 2 impossível é representado por duas retas paralela O sistema linear 2 x 2 possível e indeterminado é representado por duas retas coincidentes Explicação: Graficamente uma equação linear de duas variáveis x e y, como ax + by + c = 0 é representada por uma reta. Assim, um sistema 2 x 2 apresentará duas retas e, dependendo da posição relativa destas, o sistema apresentará discussão: Sistema possível e determinado: par de retas concorrentes (1 solução) Sistema possível e indeterminado: par de retas coincidentes (infinitas soluções) Sistema impossível: par de retas paralelas (sem solução) Em Cálculo Numérico possuímos o Método de Lagrange para a interpolação polinomial de funções quando conhecemos alguns pontos das mesmas. Considerando este método como referência, determine o "polinômio" que melhor representa os pontos (1,3), (4,9), (3,7) e (2,5). y=x3+1 y=2x-1 y=x2+x+1 y=2x+1 y=2x Explicação: Substituindo nas funções questionadas os valores de x e de y dos pontos (x,y) dados , observamos que apenas a função y=2x+1 atende a todos os valores dos pares x e y . Por exemplo, para (1,3) temos x=1 , y =3 e substitundo nessa função , confirma-se a igualdade : 3 = 2.1 + 1 ... O mesmo ocorre para os demais pontos (x=4, y =9 ) , ( x=3 , y =7) e (x=2, y =5) .. As demais opções de função não confirmam a igualdade , quando se substituem todos os valores (x, y). Dado o seguinte sistema linear: x + y + 2z = 9 2x + 4y -3z = 1 3x + 6y - 5z = 0 Determine utilizando o método de Gauss -Jordan os valores de x, y e z. x=-2, y=4, z=-6. x=1, y=2, z=3. x=2, y=4, z=6. x=3, y=1, z=2. x=-3, y=1, z=-2. Explicação: Matriz Aumentada 1 1 2 ] 9 já tem pivô (1) na 1ª linha ; 2 4 -3 ] 1 zerar 1ª coluna : 1ª linha x(-2) + 2ª linha 3 6 -5 ] 0 1ª linha x(-3) + 3ª linha 1 1 2 ] 9 0 2 -7 ] -17 0 3 -11 ] -27 colocar pivô (1) na 2ª linha : 3ª linha + 2ª linha x (-1) 1 1 2 ] 9 0 1 -4 ] -10 zerar 2ª coluna : 2ª linha x(-3) + 3ª linha ..já surge o pivô (1) na 3ª linha 0 3 -11 ] -27 2ª linha x(-1) + 1ª linha 1 0 6 ] 19 0 1 -4 ] -10 zerar 3ª coluna : 3ª linha x(-6) + 1ª linha 0 0 1 ] 3 3ª linha x(+4) + 2ª linha 1 0 0 ] 1 ... x =1 0 1 0 ] 2 ... y=2 0 0 1 ] 3 ... z=3 A Pesquisa Operacional é uma forte ferramenta matemática que se utiliza basicamente de sistemas lineares para "modelar" uma determinado contexto em que temos um problema físico, econômico, financeiro etc. Entre as opções oferecidas a seguir, identifique qual método numérico PODE ser utilizado para a resolução de sistemas lineares. Método da bisseção. Método do ponto fixo. Método da falsa-posição. Método de Newton-Raphson. Método de Gauss-Jordan. Explicação: O único método que se aplica à soluçõa de sistemas é o primeiro. Os demais são todos para determinação de raízes. Resolva o sistema de equações abaixo e encontre x e y: 3x - 2y = - 12 5x + 6y = 8 x = 5 ; y = -7 x = -2 ; y = 3 x = - 2 ; y = -5 x = 2 ; y = -3 x = 9 ; y = 3 Explicação: Multiplicando toda a primeira equação por 3 resulta : 9x - 6y = -36 ... Somada esta à segunda , elimina-se o termo com y , resultando a equação ; 14x = -28 , donde x = - 2 . Substituindo x = - 2 na primeira resulta : - 6 - 2y = -12 ... -2y = -6 ... y = 3 Para resolvermos um sistema de equações lineares através do método de Gauss-Jordan, nós representamos o sistema usando uma matriz e aplicamos operações elementares até que ela fique no seguinte formato: Obs: Considere como exemplo uma matriz 3X3. Considere que * representa um valor qualquer. 1 1 1 | * 0 1 1 | * 0 0 1 | * 0 0 1 | * 0 0 1 | * 0 0 1 | * 1 0 0 | * 1 1 0 | * 1 1 1 | * 1 1 1 | * 1 1 1 | * 1 1 1 | * 1 0 0 | * 0 1 0 | * 0 0 1 | * Explicação: O objetivo é fazer operações de modo a obter uma matriz com 1 apenas na diagonal e o restante zero . . Desse temos imediatamente, em cada linha, o valor solução para cada variável lido na última coluna. Considere um sistema linear 2 x 2, isto é, duas equações e duas incógnitas. Ao fazer a representação no plano cartesiano xy tem-se duas retas concorrentes. A respeito deste sistema podemos afirmar que: apresenta ao menos uma solução apresenta uma única solução nada pode ser afirmado. não apresenta solução apresenta infinitas soluções Explicação: A representação gráfica de uma equação do primeiro grau é uma reta. No exercício, as duas retas concorrem. Assim, o sistema apresenta solução única ( o ponto de concorrência). Portanto, o sistema é possível e determinado. Em Cálculo Numérico, existem diversos métodos para a obtenção de raízes de uma equação através de procedimentos não analíticos. Considerando a equação x2+x-6=0 e a técnica utilizada no método do ponto fixo com função equivalente igual a g(x0)=6-x2 e x0=1,5, verifique se após a quarta interação há convergência e para qual valor. Identifique a resposta CORRETA. Há convergência para o valor 2. Há convergência para o valor - 3475,46. Há convergência para o valor -59,00. Não há convergência para um valor que possa ser considerado raiz. Há convergência para o valor -3. Durante a coleta de dados estatísticos referente ao número médio de filhos das famílias de uma comunidade em função do tempo, verificamos a obtenção dos seguintes pontos (x,y), nos quais "x" representa o tempo e "y" representa o número de filhos: (1, 2), (2, 4), (3,5) e (4,6). Caso desejemos representar estes pontos através de uma função, que ramo do Cálculo Numérico deveremos utilizar? Assina a opção CORRETA. Integração. Derivação. Verificação de erros. Determinação de raízes. Interpolação polinomial. Em um experimento, foram obtidos os seguintes pontos (0,1), (4,9), (2,5), (1,3) e (3,7) que devem fornecer uma função através dos métodos de interpolação de Cálculo Numérico. Das funções descritas a seguir, qual é a mais adequada? Função linear. Função exponencial. Função cúbica. Função logarítmica. Função quadrática. 5a Questão A interpolação polinomial consiste em encontrar um polinômio que melhor se ajuste aos pontos dados. Suponha que você tenha que determinar por interpolação o polinômio P(x) que se ajuste aos pontos pontos A (1,2), B(-1,-1), C(3, 5).e D(-2,8). Qual dos polinômios abaixo pode ser P(x) Um polinômio do quarto grau Um polinômio do sexto grau Um polinômio do quinto grau Um polinômio do décimo grau Um polinômio do terceiro grau Dentre os métodos numéricos para encontrar raízes (zeros) de funções reais, indique o gráfico que corresponde aos MÉTODO DAS SECANTES: A sentença "valor do módulo do quociente entre o erro absoluto e o número exato" expressa a definição de: Erro relativo Erro fundamental Erro derivado Erro conceitual Erro absoluto Considere o gráfico de dispersão abaixo. Analisando o gráfico acima, qual a curva que os pontos acima melhor se ajustam? Y = b + x. ln(2) Y = ax2 + bx + 2 Y = a.log(bx) Y = ax + 2 Y = a.2-bx Explicação: A função tem um comportamento decrescente e aspecto exponecial. Assim, a expressão deve ser do tipo y = b-kx, com b > 1 e k > 0 Considere o valor exato 1,126 e o valor aproximado 1,100. Determine respectivamente o erro absoluto e o erro relativo. 0,023 E 0,026 0,013 E 0,013 0,026 E 0,023 0,023 E 0,023 0,026 E 0,026
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