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O método de Newton-Raphson é uma técnica amplamente utilizada para encontrar zeros de funções diferenciáveis. O processo começa com uma suposição inicial para o zero, conhecida como estimativa inicial. Essa estimativa é escolhida com base em uma aproximação ou palpite inicial, que pode ser obtido por várias técnicas ou conhecimentos prévios sobre a função. Uma vez definida a estimativa inicial, o método de Newton-Raphson aplica um processo iterativo para refinar essa estimativa, empregando uma equação de recorrência conveniente. Ao final, a qualidade da estimativa encontrada é avaliada por meio de um critério de parada, o qual deve atender a um erro máximo ou uma tolerância fixada inicialmente. Nessas condições, considere a função f : ℝ → ℝ , definida por: f x = x 3 + 3 . 8 x 2 − 8 . 6 x − 24 . 4 . Deseja-se determinar o zero positivo dessa função polinomial por meio do método de Newton-Raphson, considerando a aproximação inicial x = 3 . Para aplicação do método, é necessário definir algumas outras informações importantes, como a tolerância, que será considerada como ? = 0 .
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Igor Santos

há 3 meses

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Igor Santos

há 3 meses

Respostas

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há 3 meses

Claro! Vamos passo a passo para aplicar o método de Newton-Raphson na função \( f(x) = x^3 + 3.8x^2 - 8.6x - 24.4 \) com aproximação inicial \( x_0 = 3 \) e tolerância \( \varepsilon = 0 \) (normalmente, a tolerância é um valor pequeno, mas aqui vamos considerar o critério de parada baseado em zero para fins didáticos). Passo 1: Calcular a derivada da função \( f'(x) = 3x^2 + 2 \times 3.8 x - 8.6 = 3x^2 + 7.6x - 8.6 \) Passo 2: Definir a fórmula iterativa do método \( x_{n+1} = x_n - \frac{f(x_n)}{f'(x_n)} \) Passo 3: Iterar até que o critério de parada seja satisfeito Como a tolerância é zero, o ideal é parar quando \( f(x_n) \) for exatamente zero ou quando a diferença entre \( x_{n+1} \) e \( x_n \) for muito pequena (prática comum). Exemplo das primeiras iterações: - Iteração 0: \( x_0 = 3 \) Calcular \( f(3) = 3^3 + 3.8 \times 3^2 - 8.6 \times 3 - 24.4 = 27 + 34.2 - 25.8 - 24.4 = 11 \) Calcular \( f'(3) = 3 \times 9 + 7.6 \times 3 - 8.6 = 27 + 22.8 - 8.6 = 41.2 \) Calcular \( x_1 = 3 - \frac{11}{41.2} \approx 3 - 0.267 = 2.733 \) - Iteração 1: \( x_1 = 2.733 \) Calcular \( f(2.733) \), \( f'(2.733) \) e \( x_2 \) da mesma forma. Passo 4: Repetir até convergir --- Resumo: - Escolha a aproximação inicial \( x_0 = 3 \) - Calcule \( f(x_n) \) e \( f'(x_n) \) - Atualize \( x_{n+1} = x_n - \frac{f(x_n)}{f'(x_n)} \) - Pare quando \( |x_{n+1} - x_n| < \varepsilon \) ou \( f(x_{n+1}) \approx 0 \) Assim, o método de Newton-Raphson permite encontrar o zero positivo da função com a precisão desejada.

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