Cálculo Numérico. Aula 21 Integração Numérica. Prof. Rafael Mesquita /07/2014

Documentos relacionados
Aula 19 06/2014. Integração Numérica

Disciplina: Cálculo Numérico IPRJ/UERJ. Sílvia Mara da Costa Campos Victer. Integração numérica: Fórmulas de Newton-Cotes.

Integração Numérica. = F(b) F(a)

Métodos Numéricos - Notas de Aula

Aula 16. Integração Numérica

C alculo Num erico Integra c ao Num erica Ana Paula Ana Paula C alculo Num erico

Integração numérica. Integração (numérica ou analítica) é o valor total ou somatório de f(x) dx no intervalo de a a b 2013/05/09 MN 1

Aula 3 11/12/2013. Integração Numérica

Integração Numérica. Cálculo Numérico

C alculo Num erico Integra c ao Num erica Ana Paula Ana Paula C alculo Num erico

Aula 10. Integração Numérica

étodos uméricos INTEGRAÇÃO NUMÉRICA Prof. Erivelton Geraldo Nepomuceno PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

Marina Andretta/Franklina Toledo. 25 de outubro de 2013

Análise Numérica (7) Integração e diferenciação V1.0, Victor Lobo, 2004

Fundamentos IV. Clarimar J. Coelho. Departamento de Computação. November 26, 2014

1. Converta os seguintes números decimais para sua forma binária: (a) 22 (b) 255 (c) 256 (d) 0.11 (e) (f)

Fundamentos IV. Clarimar J. Coelho. Departamento de Computação. November 20, 2014

Cálculo Numérico BCC760 Integração Numérica

Matemática Computacional Ficha 5 (Capítulo 5) 1. Revisão matéria/formulário

Integração Numérica. Maria Luísa Bambozzi de Oliveira. 27 de Outubro, 2010 e 8 de Novembro, SME0300 Cálculo Numérico

Interpolação polinomial

Laboratório de Simulação Matemática. Parte 3 2

Zero de Funções ou Raízes de Equações

Capítulo 19. Fórmulas de Integração Numérica

étodos uméricos INTEGRAÇÃO NUMÉRICA (Continuação) Prof. Erivelton Geraldo Nepomuceno PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

Modelagem Computacional. Parte 3 2

C alculo Num erico Erro de Integra c ao Num erica Ana Paula Ana Paula C alculo Num erico

Lista de exercícios de Análise Numérica

Exercícios de ANÁLISE E SIMULAÇÃO NUMÉRICA

GOVERNO FEDERAL MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO CÂMPUS JUAZEIRO/BA COLEG. DE ENG.

Atividades Práticas Supervisionadas (APS)

Métodos Numéricos - Notas de Aula

Capı tulo 5: Integrac a o Nume rica

Um polinômio p de grau, com coeficientes reais na variável é dado por:

MAP CÁLCULO NUMÉRICO (POLI) Lista de Exercícios sobre Interpolação e Integração. φ(x k ) ψ(x k ).

Interpolação polinomial: Diferenças divididas de Newton

Matemática Computacional Ficha 5 (Capítulo 5) 1s-2017/18, MEEC. I. Revisão da matéria/formulário. f(x 0 ) + f(x N ) + 2. (b a) h2 12.

Exercícios de ANÁLISE E SIMULAÇÃO NUMÉRICA

Capítulo 6 - Integração e Diferenciação Numérica

Introdução aos Métodos Numéricos

Exercícios de MATEMÁTICA COMPUTACIONAL Capítulo V

Métodos Numéricos. Turma CI-202-X. Josiney de Souza.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

A. Equações não lineares

Métodos Numéricos Interpolação / Aproximação. Renato S. Silva, Regina C. Almeida

SME Cálculo Numérico. Lista de Exercícios: Gabarito

x exp( t 2 )dt f(x) =

Introdução aos Métodos Numéricos

CONCEITO E APLICAÇÃO DE INTEGRAÇÃO NUMÉRICA PELOS MÉTODOS DE NEWTON-CÔTES: 1ª E 2ª REGRAS DE SIMPSON

étodos uméricos INTERPOLAÇÃO, EXTRAPOLAÇÃO, APROXIMAÇÃO E AJUSTE DE FUNÇÕES Prof. Erivelton Geraldo Nepomuceno

José Álvaro Tadeu Ferreira. Cálculo Numérico. Notas de aulas

Introdução aos Métodos Numéricos

Cálculo Numérico IPRJ/UERJ. Sílvia Mara da Costa Campos Victer ÍNDICE. Aula 4- Diferenciação numérica: - Fórmulas de diferença avançada e recuada

Capítulo 6 - Integração e Diferenciação Numérica

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

étodos uméricos DERIVAÇÃO NUMÉRICA Prof. Erivelton Geraldo Nepomuceno PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

Matemática Computacional - Exercícios

Interpolação. Laura Goulart. 21 de Março de 2016 UESB. Laura Goulart (UESB) Interpolação 21 de Março de / 12

Renato Martins Assunção

Lucia Catabriga e Andréa Maria Pedrosa Valli

José Álvaro Tadeu Ferreira. Cálculo Numérico Notas de aulas. Integração Numérica

3.6 Erro de truncamento da interp. polinomial.

Interpolação polinomial: Diferenças divididas de Newton

PUC-GOIÁS - Departamento de Computação

Cálculo Numérico. Resumo e Exercícios P2

Introdução aos Métodos Numéricos

SME0300 Cálculo Numérico Aula 20

Integração Numérica Regras de Newton-Cotes. Computação 2º Semestre 2016/2017

Capítulo 5 - Integração e Diferenciação Numérica

Introdução aos Métodos Numéricos

Cálculo Numérico. Aula 13 Ajustamento. Prof. Rafael Mesquita /05/2014. Adaptado por Prof. Guilherme Amorim

Matemática Computacional - Exercícios

Unidade: Integração Numérica. Unidade I:

Interpolação polinomial: Polinômio de Lagrange

Sabendo que f(x) é um polinômio de grau 2, utilize a formula do trapézio e calcule exatamente

Integral Definida. a b x. a=x 0 c 1 x 1 c 2 x 2. x n-1 c n x n =b x

Interpolação polinomial

Andréa Maria Pedrosa Valli

Trabalho 3 Matemática Numérica II

Capítulo Integração de Newton-Cotes

Integração por Quadratura Gaussiana

Renato Martins Assunção

Câmpus de Bauru. Plano de Ensino. Seriação ideal 3

Funções podem ser representadas como série de potências Uma série de potências centrada em x 0 tem a seguinte forma:

Notas de Aula de Cálculo Numérico

Interpolação de Newton

Adérito Araújo. Gonçalo Pena. Adérito Araújo. Adérito Araújo. Gonçalo Pena. Método da Bissecção. Resolução dos exercícios 2.14, 2.15, 2.16 e 2.17.

Instituto de Matemática - UFRGS - Mat Cálculo Numérico

étodos uméricos SOLUÇÃO NUMÉRICA DE EQUAÇÕES DIFERENCIAIS ORDINÁRIOAS Prof. Erivelton Geraldo Nepomuceno

Integração numérica. Prof. Luiz T. F. Eleno. Departamento de Engenharia de Materiais Escola de Engenharia de Lorena Universidade de São Paulo

Roteiro para o Terceiro Laboratório de Cálculo Numérico /1

CÁLCULO NUMÉRICO. Profa. Dra. Yara de Souza Tadano

Cálculo Numérico Algoritmos

5.3 Comparação dos métodos de integ. simples. 5.4 Integ. dupla pelas fórmulas de Newton-Cotes. 5.5 Integ. dupla via fórmulas de Gauss-Legendre.

Exercícios de Matemática Computacional -Cap. 6 Interpolação e aproximação polinomial

Capítulo 5 - Interpolação Polinomial

FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO DISCIPLINA DE CÁLCULO NUMÉRICO ATIVIDADE COMPLEMENTAR

Transcrição:

Cálculo Numérico Aula 21 Integração Numérica 2014.1 14/07/2014 Prof. Rafael Mesquita rgm@cin.ufpe.br

Integração Numérica Problemas resolvidos pelo cálculo de integral definida Determinação de áreas Determinação de volumes... Mas, mem sempre o cálculo de integrais pode ser feito analiticamente... Buscamos uma solução numérica Duas situações possíveis: Função a ser integrada é desconhecida Temos apenas uma tabela de pontos Função é conhecida, mas a determinação de sua integral não é trivial (ou é impossível)

Integração Numérica Fórmulas de Newton-Cotes Integra o polinômio interpolador que substitui a função Aproximação Intervalo de integração [;]é dividido em partes iguais = +, =1,2,, Podemos então construir a tabela ( ;( )) A partir da tabela a função é interpolada para calcular o valor aproximado de

Fórmulas de Newton-Cotes Ideia Geral Integrar o polinômio interpolador da função Intervalo [a;b] é dividido em partes iguais = +, =1, () interpola em [a;b] Calculamos a area... " $! = #! = = & +'! $ % % () = =

Fórmulas de Newton-Cotes ( ) = ( = [ ++()] * ( ) = - ( ) - =. $ 1.% 132 0 1 20 1 => polinômio lagrange

Fórmulas de Newton-Cotes Assim, ( ) ( ) ( = [ ++()] * ( ). = - ( ) ++ ( ). = - ( ) ( ) + +. ( ) = [ - ( )]+ + ( )

Fórmulas de Newton-Cotes. ( ) = [ - ( )]+ + Definindo que 5 ( ) = - ( 7 ) = +,, =0,1,, e temos o método de Newton-Cotes generalizado: ( ) ( ) =.5 +7

Fórmulas de Newton-Cotes Para obter 5, faremos uma mudança de variável, onde = +8e teremos novos limites de integração: Para = 8=0 = 8=, pois z= (0 < Como 5 ( ) = - ( ) ( = * = ( ) $ 1.% 132 0 1 20 1 (0 ( = 0 (0( > ( = 0( > (0( =?> ( = 0( =?> (0( =@> ( = 0( =@> (0( ) ( = 0( )

Fórmulas de Newton-Cotes 5 = ( ) (0 ( = 0 (0( > ( = 0( > (0( =?> ( = 0( =?> (0( =@> ( = 0( =@> (0( ) ( = 0( ) Como 8 = (0, temos que < (0 ( = 0 = (0 < = A De forma genérica, temos que (0( B = (0(C<) ( = 0( B 0 < = A0 0 0 = (00< 0 < = (0 0 < < 0 < = A 0

Fórmulas de Newton-Cotes Assim, aplicando a mudança de variável onde = +8e =8, teremos que 5 = ( ) 5 = A (0 ( = 0 (0( > ( = 0( > (0( =?> ( = 0( =?> (0( =@> ( = 0( =@> (0( ) ( = 0( ) A0 0 A0C 0C A00 00 A0 0 8

Fórmulas de Newton-Cotes De forma mais sintética, temos que: ( ) - =5 = 0 )?=.<! 0! G )(A) 8 A0 Com H =8 8 1 8 2 (8 ),

Método dos trapézios Calcula a área sob uma curva como uma série de trapézios Substitui, em cada subintervalo [ ; C ], a função por uma reta Calcula-se a área de cada trapézio e, em seguida, soma-se cada área

Método dos trapézios = =

Método dos trapézios Soma de cada subintervalo $! % J I =! +! % Usando o método de Newton-Cotes no intervalo % ; J temos que J $ + +! $?J >! = 5. +7 =5 +5 +7 % Como 5 =5 = <, obtemos que ( > = < + < +7 ( L = < + < +7 ( > ( N = < + < M +7 ( L M = < 0 + < +7 ( ) ( )?>

Método dos trapézios ( ) = O CO ( ) 0 +. +7 7 PQQR R SéURR RV UQWé8XRV Podemos reescrever o método dos trapézios como ( > ( Z +\+),onde E -> somatório das imagens nos pontos extremos P -> somatório das imagens nos pontos pares (sem extremos) I -> somatório das imagens nos pontos ímpares (sem extremos)

Método dos trapézios Exemplo Exemplo: Calcule, aproximadamente, o valor da %,^ %,% integral ]! usando o método dos trapézios, considerando 7 pontos dentro do intervalo [0,0;0,6]

Método dos trapézios Exemplo Poderíamos ainda...

Exercício Calcule, usando a regra do trapézio com 7 pontos, Resposta:

Exercício

Método de Simpson O método de Simpson se propõe a dar uma melhor precisão uma vez que são usadas partes de parábolas para aproximar a curva a ser integrada.

Método de Simpson Neste caso n tem que ser par, pois são somados dois subintervalos por vez.

Método de Simpson

Método de Simpson

Método de Simpson Outro caminho: Encontrar o polinômio e integrá-lo.

Método de Simpson

Método de Simpson

Exemplo 6.2

Exemplo 6.2 -Solução

Exercício Usando a regra de Simpson para 7 pontos, calcular: Solução

Exercício Solução

Dúvidas?

Referências Santos, J.D.; Silva, Z. C. Métodos Numéricos, Ed. Universitária UFPE. 3ª ed. Recife-PE, 2010. Cuminato, J.A. Cálculo Numérico. Notas de Aula ICMC/USP. Disponível em: http://www.ceunes.ufes.br/downloads/2/riedsonb- Apostila%20-%20Cuminato.pdf