O cilindro deitado. Eduardo Colli

Documentos relacionados
Aula 6 Propagação de erros

a, em que a e b são inteiros tais que a é divisor de 3

FUNÇÕES MATEMÁTICAS NÚMERO : PI() SENO E COSSENO: SEN() E COS()

AULA DO CPOG. Progressão Aritmética

Prova Escrita de MATEMÁTICA A - 12o Ano a Fase

Matemática. A probabilidade pedida é p =

f (x) = a n x n + a n - 1 x n a 0 = 0 (a n > 0)

Universidade dos Açores Curso de Especialização Tecnológica Gestão da Qualidade Matemática

SUMÁRIO. 1. REVISÃO DE GINÁSIO Critérios de divisibilidade. 2. CONJUNTOS Introdução. Operações de conjuntos. Conjuntos numéricos

As operações de adição, subtração e multiplicação são feitas de maneira natural, considerando-se o número complexo como um binômio.

A. Equações não lineares

VESTIBULAR UFPR 2009 (2ª FASE) PROVA DE MATEMÁTICA

AGRUPAMENTO DE ESCOLAS DR. VIEIRA DE CARVALHO

A Derivada. 1.0 Conceitos. 2.0 Técnicas de Diferenciação. 2.1 Técnicas Básicas. Derivada de f em relação a x:

Apostila de Matemática 16 Polinômios

PLANO DE ENSINO DE MATEMÁTICA 1ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO 1º BIMESTRE DIRETORIA DE ENSINO REGIÃO CAIEIRAS

FUNÇÃO QUADRÁTICA. Resumo

Plano de Ensino. Identificação. Câmpus de Bauru. Curso Licenciatura em Matemática. Ênfase

GABARITO PROVA AMARELA

Regressão, Interpolação e Extrapolação Numéricas

Os eixo x e y dividem a circunferência em quatro partes congruentes chamadas quadrantes, numeradas de 1 a 4 conforme figura abaixo:

para x = 111 e y = 112 é: a) 215 b) 223 c) 1 d) 1 e) 214 Resolução Assim, para x = 111 e y = 112 teremos x + y = 223.

Plano de Ensino. Identificação. Câmpus de Bauru. Curso Licenciatura em Matemática. Ênfase

Raiz quadrada. Índice. Propriedades

CÁLCULO 1 Teoria 0: Revisão Gráfico de Funções elementares Núcleo de Engenharias e Ciência da Computação. Professora: Walnice Brandão Machado

PREFEITURA DA CIDADE DO RIO DE JANEIRO SECRETARIA MUNICIPAL DE EDUCAÇÃO SUBSECRETARIA DE ENSINO COORDENADORIA DE EDUCAÇÃO

Proposta de resolução da Prova de Matemática A (código 635) 2ª fase. 19 de Julho de 2010

= Pontuação: A questão vale dez pontos, tem dois itens, sendo que o item A vale até três pontos, e o B vale até sete pontos.

PLANEJAMENTO ANUAL / TRIMESTRAL 2013 Conteúdos Habilidades Avaliação

Potenciação e radiciação

Notas de Aula Disciplina Matemática Tópico 08 Licenciatura em Matemática Osasco -2010

ÁLGEBRA. Aula 1 _ Função Polinomial do 2º Grau Professor Luciano Nóbrega. Maria Auxiliadora

UNICAMP ª Fase MATEMÁTICA BERNOULLI COLÉGIO E PRÉ-VESTIBULAR

Prática. Exercícios didáticos ( I)

Matemática para a Economia I - 1 a lista de exercícios Prof. - Juliana Coelho

Equações Trigonométricas

Funções reais de variável real

Aula 4 Função do 2º Grau

CAP. II RESOLUÇÃO NUMÉRICA DE EQUAÇÕES NÃO LINEARES

1º ano. Unidade 1: Conjuntos Numéricos. Unidade 2: Expressões Algébricas. Capítulo 9 - Itens: 2, 3 (2º ano) Unidade 3: Equações

Exercícios de Aprofundamento Mat Polinômios e Matrizes

Usando potências de 10

2 - Generalidades sobre funções reais de variável real

Lista de Exercícios 2a

Seja a função: y = x 2 2x 3. O vértice V e o conjunto imagem da função são dados, respectivamente, por: d) V = (1, 4), Im = {y y 4}.

MATRIZ DE REFERÊNCIA-Ensino Médio Componente Curricular: Matemática

21- EXERCÍCIOS FUNÇÕES DO SEGUNDO GRAU

Fração é uma forma de representar uma divisão, onde o numerador é o dividendo e o denominador é o divisor. Exemplo:

Disciplina: MATEMÁTICA Trimestre: 1º Professora: Ana Eudóxia Alux Bessa Série: 8º Turma: 81,82,83 e 84

Planificação Anual de Matemática 5º Ano

NOTAÇÕES. : distância do ponto P à reta r : segmento de extremidades nos pontos A e B

Calculando seno(x)/x com o interpretador Hall.

1 - RECORDANDO 2 - CENTRO NA ORIGEM 3 - EQUAÇÃO GERAL DA CIRCUNFERÊNCIA. Exercício Resolvido 2: Exercício Resolvido 1: Frente I

CURSO DE MATEMÁTICA BÁSICA PROGRAMA DE EDUCAÇÃO TUTORIAL CENTRO DE ENGENHARIA DA MOBILIDADE

Prova Escrita de MATEMÁTICA A - 12o Ano a Fase

Matrizes. matriz de 2 linhas e 2 colunas. matriz de 3 linhas e 3 colunas. matriz de 3 linhas e 1 coluna. matriz de 1 linha e 4 colunas.

Revisão de conceitos. Grandezas Algarismos significativos Unidades de medida

TEORIA 5: EQUAÇÕES E SISTEMAS DO 1º GRAU MATEMÁTICA BÁSICA

Unidade 5. A letra como incógnita equações do segundo grau

Agrupamento de Escolas Júlio Dantas Escola Básica Tecnopolis

Trigonometria. MA092 Geometria plana e analítica. Resumo do problema. Um problema prático de distância

Um pouco da História dos Logaritmos

MATEMÁTICA. cos x : cosseno de x log x : logaritmo decimal de x

Francisco Magalhães Gomes IMECC UNICAMP. Matemática básica. Volume 1 Operações, equações, funções e sequências

Cálculo I (2015/1) IM UFRJ Lista 1: Pré-Cálculo Prof. Milton Lopes e Prof. Marco Cabral Versão Para o Aluno. Tópicos do Pré-Cálculo

Expressões de sequencias

TECNÓLOGO EM CONSTRUÇÃO CIVIL. Aula 6 _ Função Polinomial do 2º Grau Professor Luciano Nóbrega

( 2) 4 ( 2) 3 5( 2) 2 ( 2) 6 = 16 ( 8) = = 0.

Somando os termos de uma progressão aritmética

Resumo: Estudo do Comportamento das Funções. 1º - Explicitar o domínio da função estudada

MATRIZ DA PROVA DE EXAME A NÍVEL DE ESCOLA AO ABRIGO DO DECRETO-LEI Nº 357/2007, DE 29 DE OUTUBRO

Eixo Temático ITema 1: Conjuntos Numéricos. Números e Operações

Aulas Previstas. Objectivos Conteúdos Estratégias/Actividades Recursos Avaliação. Avaliação diagnóstica. Observação e registo das atitudes dos alunos

Análise de Sistemas de Controle no Espaço de Estados

Matemática Básica Intervalos

números decimais Inicialmente, as frações são apresentadas como partes de um todo. Por exemplo, teremos 2 de um bolo se dividirmos esse bolo

MATEMÁTICA FINANCEIRA NO ENSINO MÉDIO: APRIMORANDO O DESENPENHO DE ALUNOS E PROFESSORES

GEOMETRIA ANALÍTICA II

Aula 2 - Revisão. Claudemir Claudino Semestre

Calculando o comprimento de peças dobradas ou curvadas

números decimais Inicialmente, as frações são apresentadas como partes de um todo. Por exemplo, teremos 2 de um bolo se dividirmos esse bolo

Triângulos e suas medidas Trigonometria

a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE PELOTAS DIRETORIA DE RECURSOS HUMANOS ANEXO

Sobre Desenvolvimentos em Séries de Potências, Séries de Taylor e Fórmula de Taylor

1 Exercícios de Aplicações da Integral

Equação e Inequação do 2 Grau Teoria

ÁLGEBRA VETORIAL E GEOMETRIA ANALÍTICA (UFCG- CUITÉ)

1º BIMESTRE Encaminhamentos Metodológicos (como?)

Sinais e Sistemas Unidade 2 Conceitos de Matemática de Variável Complexa

Em linguagem matemática, essa proprieade pode ser escrita da seguinte maneira: x. 1 = x Onde x representa um número natural qualquer.

PROFMAT AV3 MA (1,0) (a) Prove isto: Se um número natural não é o quadrado de um outro número natural, sua raiz quadrada é irracional.

Determinantes. Matemática Prof. Mauricio José

Algoritmo da raiz quadrada

Gabarito - Colégio Naval 2016/2017 Matemática Prova Amarela

ENCAMINHAMENTOS METODOLÓGICOS

COLÉGIO ESTADUAL ANASTÁCIA KRUK - ENS. FUNDAMENTAL E MÉDIO

XXXII Olimpíada Brasileira de Matemática GABARITO Segunda Fase

Matrizes e Sistemas Lineares. Professor: Juliano de Bem Francisco. Departamento de Matemática Universidade Federal de Santa Catarina.

Transcrição:

O cilindro deitado Eduardo Colli São poucas as chamadas funções elementares : potências e raízes, exponenciais, logaritmos, funções trigonométricas e suas inversas, funções trigonométricas hiperbólicas e mais algumas que merecem um nome especial. A partir delas podemos evidentemente construir muitas outras, fazendo uso das operações de adição, subtração, multiplicação e divisão, além da composição de funções. Por exemplo, e x é x elevado ao quadrado, com sinal trocado e depois exponenciado. No entanto mesmo a enorme gama de funções que podem ser definidas dessa forma não é suficiente para resolver certos problemas. Por exemplo, dada uma função f definida como uma combinação de funções elementares, pode-se escrever sua inversa f 1 como combinação de funções elementares? A resposta é não, nem sempre! O experimento do cilindro deitado ilustra como isso pode surgir num problema prático. Suponha 1

que queiramos determinar uma escala de volume na borda do cilindro. Na prática, podemos determinar uma escala de ângulos, variando de 0 (recipiente vazio) a π (recipiente cheio) - vide figura abaixo. É fácil ver que o volume V depende do ângulo θ segundo a relação V (θ) = l πr 1 π (θ 1 sen θ). Mas como, dado V, podemos achar θ? Não há uma fórmula para isso, porém é possível resolver o problema, para cada V, usando métodos numéricos... θ r Inversão de funções e zeros de funções Neste problema, convém adotar o volume relativo como variável. Em outras palavras, como lπr é o volume total do cilindro, usaremos v(θ) = V (θ) lπr = 1 π (θ 1 sen θ), cujo gráfico se vê na figura abaixo. 1 v v( θ) 0 π θ

Assim, v(θ) = 1 quando θ = π (e igual a 1 quando θ = π ). Isso também permite que as contas adotadas sejam universais, isto é, independentes do comprimento e do diâmetro do cilindro. Se quisermos por exemplo fazer uma marca no ângulo θ que corresponde ao preenchimento de 80% do volume do cilindro, teremos que resolver a equação v(θ) = 0.8. Isto é o mesmo que achar o zero (ou a raiz) da função f(θ) = v(θ) 0.8. De forma geral, isso nos dá uma receita para achar, dado v entre 0 e 1, o ângulo θ = θ(v) tal que v(θ) = v. A função θ(v) é a inversa da função v(θ)! Há vários métodos para se achar zeros de funções, porém destacase o Método de Newton, por causa de sua simplicidade e eficiência. O Método de Newton Procuramos a solução θ tal que f(θ ) = 0, mas precisamos ter pelo menos um palpite inicial para começar. Esse palpite inicial será chamado de θ 0. Em seguida, refinaremos o palpite, obtendo θ 1 que, esperamos, esteja mais próximo de θ. Sucessivamente, obteremos θ k+1 como melhoramento de θ k, com a esperança de que a seqüência de valores θ k se aproxime assintoticamente de θ. O refinamento de θ k para θ k+1 é feito da seguinte forma. Primeiro aproxima-se a função f em primeira ordem em torno de θ k : f(θ) f(θ k ) + f (θ k )(θ θ k ). Se a expressão do lado direito fosse exata, seria fácil calcular onde f se anula. No entanto, como não é, o valor de θ que anula o lado 3

direito é apenas mais uma aproximação de θ, que chamaremos de θ k+1. Então θ k+1 se define pela expressão isto é, f(θ k ) + f (θ k )(θ k+1 θ k ) = 0, θ k+1 = θ k f(θ k) f (θ k ). O ponto mais delicado do Método de Newton é a escolha do palpite inicial. Dependendo do valor tomado, pode ocorrer que a seqüência dos θ k não convirja, ou convirja para outro zero da função que não corresponde ao valor buscado. Aplicação do método Apliquemos o Método de Newton no exemplo do cilindro. Por exemplo, queremos achar θ tal que v(θ) = 0.6, ou seja, achar o zero da função f(θ) = v(θ) 0.6. Então montamos a fórmula de iteração do Método de Newton: θ k+1 = θ k f(θ k) f (θ k+1 ) = θ k v(θ k) 0.6 v (θ k ) Substituindo a expressão de v(θ) e manipulando a expressão obtemos 1 θ k+1 = sen (θ k) θ k cos(θ k ) + 0.6π. 1 cos(θ k ) Escolhemos θ 0 = π como chute inicial, o que numa calculadora com 10 casas decimais dá θ 0 = 1.57079637. Usando a fórmula de iteração obtemos θ 1 = 1.77875959, depois θ = 1.79193776, θ 3 = 1.7919405 e θ 4 = 1.7919405. O fato de θ 4 ter dado igual a θ 3 não quer dizer que este seja o valor exato da solução. A convergência assintótica da teoria dá lugar, na prática, a esse 4.

tipo de fenômeno, pois com um número limitado de algarismos significativos não é possível distinguir θ k de θ k+1, a partir de um certo iterado. Exercícios 1. Suponha que a seção do recipiente que contém a água seja um triângulo, ao invés de um círculo. Calcule o volume de água em função de sua altura no reservatório. Obtenha a função inversa, isto é, a altura da água em função de seu volume.. Faça o mesmo que no item anterior com uma seção pentagonal, em vez de triangular. 3. Calcule a raiz quinta de 19, resolvendo a equação x 5 = 19 com o auxílio do Método de Newton e uma calculadora. 4. Monte a fórmula de iteração do Método de Newton para f(x) = x a (usada para extrair a raiz quadrada de a) e interprete-a em termos de médias aritméticas e geométricas. 5. Uma loja vende uma geladeira à vista por R$1000,00, mas a prazo por R$1800,00, em 5 vezes. Calcule a taxa de juros utilizada pela loja, utilizando o Método de Newton. Observações taxa de juros 100 + 1 (por exem- para se ter em mente: seja x = plo, se a taxa é 50% então x = 1.5). Seja v o valor à vista e n o número de prestações. A loja calcula o valor total a prazo p da seguinte maneira: p = v n + v n x + v n x +... + v n xn 1 = v n xn 1 x 1. 5

Pesquisar Como saber que uma função escrita como composição (finita) de funções elementares não tem uma inversa escrita como composição (finita) de funções elementares? Ou ao menos como provar que existe uma tal função? Existem funções polinomiais com essa propriedade? 6