C alculo Num erico Ra ızes de Equa c oes Ana Paula Ana Paula C alculo Num erico
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1 Raízes de Equações
2 Sumário 1 Aula Anterior 2 3 Revisão
3 Aula Anterior Aula Anterior
4 Aula Anterior Aula Anterior Introdução Definição de raiz Definição de Multiplicidade Existência de ao menos uma raiz no intervalo [a, ] quando f(x) é contínua e f(a)f() < 0 Unicidade da raiz no intervalo Determinação de um intervalo que contenha alguma raiz Critério de parada
5 Aula Anterior Aula Anterior Método da Bisseção Utiliza a ideia da existência de ao menos uma raiz no intervalo [a, ] quandof(x) é contínua e f(a)f() < 0 O intervalo é divido ao meio a cada iteração Ordem de convergência linear
6
7 Nesse método, a aproximação x k para a raiz r passa a ser o zero da reta que passa pelos pontos (a k, f(a k )) e ( k, f( k )) Assim como o Método da Bisseção, o intervalo é atualizado a cada iteração mantendo a raiz em seu interior f(a)f() < 0
8 No Método da Bisseção y f(a) a x 0 = a+ 2 x f()
9 y f(a) a x 0 reta x f()
10 y f(a)f() < 0 f(a) a x 1 reta x f()
11 y f(a) a x 2 f() x
12 Determinando x k : A reta g(x) da equação que passa pelos pontos (ak, f(a k )) e ( k, f( k )) é tal que { f(a) = pa + q g(x) = px + q f() = p + q Sutraindo as equações f() f(a) = p pa p = f() f(a) a Além disso, f() f(a) f() = p + q f() = + q a f() f(a) q = f() a
13 Determinando x k : A reta g(x) da equação que passa pelos pontos (ak, f(a k )) e ( k, f( k )) é tal que { f(a) = pa + q g(x) = px + q f() = p + q Sutraindo as equações f() f(a) = p pa p = f() f(a) a Além disso, f() f(a) f() = p + q f() = + q a f() f(a) q = f() a
14 Determinando x k : A reta g(x) da equação que passa pelos pontos (ak, f(a k )) e ( k, f( k )) é tal que { f(a) = pa + q g(x) = px + q f() = p + q Sutraindo as equações f() f(a) = p pa p = f() f(a) a Além disso, f() f(a) f() = p + q f() = + q a f() f(a) q = f() a
15 Determinando x k : Sustituindo os valores determinados para p e q em g(x) = px + q f() f(a) f() f(a) g(x) = x + f() a a x k é determinado de modo que g(x k ) = 0, logo f() f(a) f() f(a) 0 = x k + f() a a f() f(a) f() f(a) x k = f() + a a f() f(a) f() ( a) + (f() f(a)) x k = a a (f() f(a)) x k = f() ( a) + (f() f(a))
16 Determinando x k : Sustituindo os valores determinados para p e q em g(x) = px + q f() f(a) f() f(a) g(x) = x + f() a a x k é determinado de modo que g(x k ) = 0, logo f() f(a) f() f(a) 0 = x k + f() a a f() f(a) f() f(a) x k = f() + a a f() f(a) f() ( a) + (f() f(a)) x k = a a (f() f(a)) x k = f() ( a) + (f() f(a))
17 Determinando x k : Sustituindo os valores determinados para p e q em g(x) = px + q f() f(a) f() f(a) g(x) = x + f() a a x k é determinado de modo que g(x k ) = 0, logo f() f(a) f() f(a) 0 = x k + f() a a f() f(a) f() f(a) x k = f() + a a f() f(a) f() ( a) + (f() f(a)) x k = a a (f() f(a)) x k = f() ( a) + (f() f(a))
18 Determinando x k : Sustituindo os valores determinados para p e q em g(x) = px + q f() f(a) f() f(a) g(x) = x + f() a a x k é determinado de modo que g(x k ) = 0, logo f() f(a) f() f(a) 0 = x k + f() a a f() f(a) f() f(a) x k = f() + a a f() f(a) f() ( a) + (f() f(a)) x k = a a (f() f(a)) x k = f() ( a) + (f() f(a))
19 Determinando x k : Sustituindo os valores determinados para p e q em g(x) = px + q f() f(a) f() f(a) g(x) = x + f() a a x k é determinado de modo que g(x k ) = 0, logo f() f(a) f() f(a) 0 = x k + f() a a f() f(a) f() f(a) x k = f() + a a f() f(a) f() ( a) + (f() f(a)) x k = a a (f() f(a)) x k = f() ( a) + (f() f(a))
20 Determinando x k : (f() f(a)) x k = f() ( a) + (f() f(a)) (f() f(a)) x k = f() + af() + f() f(a) (f() f(a)) x k = af() f(a) x k = af() f(a) f() f(a)
21 Determinando x k : (f() f(a)) x k = f() ( a) + (f() f(a)) (f() f(a)) x k = f() + af() + f() f(a) (f() f(a)) x k = af() f(a) x k = af() f(a) f() f(a)
22 Determinando x k : (f() f(a)) x k = f() ( a) + (f() f(a)) (f() f(a)) x k = f() + af() + f() f(a) (f() f(a)) x k = af() f(a) x k = af() f(a) f() f(a)
23 Determinando x k : (f() f(a)) x k = f() ( a) + (f() f(a)) (f() f(a)) x k = f() + af() + f() f(a) (f() f(a)) x k = af() f(a) x k = af() f(a) f() f(a)
24 Dado um intervalo [a, ] que contém uma raiz para f(x) = 0, então o pode então ser descrito como Calcula-se a aproximação xk : x k = af() f(a) f() f(a) Determina-se o novo (su-)intervalo, que será aquele que contém a raiz [a, x k ], se f(a)f(x k ) < 0 [x k, ], caso contrário A usca continua até o critério de parada ser atendido
25 Entrada: f(x) contínua em [a, ], intervalo [a, ] tal que f(a)f() < 0, precisão ɛ e máximo número de iterações 1 inicio 2 k 0; 3 enquanto critério de parada não é satisfeito faça 4 x k af() f(a) f() f(a) ; 5 se f(a)f(x k ) < 0 então 6 x k ; 7 senão 8 a x k ; 9 k k + 1; 0 retorna x k
26 Exemplo Exemplo 1 Encontre uma aproximação para o zero da função f(x) = x 2 2 sen(x) no intervalo [1,5; 2] utilizando o Método da Falsa Posição, com f(x k ) < ɛ = 10 4.
27 Revisão Revisão
28 Revisão Revisão Similar ao Método da Bisseção x k = af() f(a) f() f(a)
29 Revisão Fontes Curso de - UFJF
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