O método da falsa posição

Documentos relacionados
Neste capítulo estamos interessados em resolver numericamente a equação

CÁLCULO NUMÉRICO. Profa. Dra. Yara de Souza Tadano

2.3- Método Iterativo Linear (MIL)

Resumo: Nestas notas faremos um breve estudo sobre as principais propriedades. mínimos, gráficos e algumas aplicações simples.

Resumo: Nestas notas faremos um breve estudo sobre as principais propriedades. mínimos, gráficos e algumas aplicações simples.

Marina Andretta/Franklina Toledo. 18 de outubro de Baseado no livro Análise Numérica, de R. L. Burden e J. D. Faires.

Resolução Numérica de Equações Métodos Parte II

Lista de Exercícios de Métodos Numéricos

Cálculo Numérico. Zeros de funções reais

Cálculo Numérico. Santos Alberto Enriquez-Remigio FAMAT-UFU 2015

Aula 6. Zeros reais de funções Parte 3

CÁLCULO NUMÉRICO. Profa. Dra. Yara de Souza Tadano

DCC008 - Cálculo Numérico

f(1) = 6 < 0, f(2) = 1 < 0, f(3) = 16 > 0 x [2, 3].

CÁLCULO NUMÉRICO. Profa. Dra. Yara de Souza Tadano.

Resolução Numérica de Equações Métodos Parte II

Métodos Numéricos - Notas de Aula

Ana Paula. October 26, 2016

Resolução Numérica de Equações (Parte II)

SME0300 Cálculo Numérico Aula 4

Métodos iterativos dão-nos uma valor aproximado para s. Sequência de valores de x que convergem para s.

Métodos Numéricos Zeros Posição Falsa e Ponto Fixo. Professor Volmir Eugênio Wilhelm Professora Mariana Kleina

Equações não lineares

Cálculo Numérico BCC760 Raízes de equações algébricas e transcendentes

Cálculo Numérico A - 2 semestre de 2006 Prof. Leonardo F. Guidi. 2 a Lista de Exercícios - Gabarito. 1) Seja a equação não linear x e x = 0.

Cálculo Numérico Ponto Fixo

Introdução aos Métodos Numéricos

CAP. 2 ZEROS REAIS DE FUNÇÕES REAIS

Exercícios sobre zeros de funções Aula 7

Cálculo Numérico. Aula 6 Método das Secantes e Critérios de Parada /04/2014

Universidade Tecnológica Federal do Paraná

CCI-22 CCI-22. 4) Equações e Sistemas Não Lineares. Matemática Computacional. Bissecção, Posição Falsa, Ponto Fixo, Newton-Raphson, Secante

CÁLCULO NUMÉRICO. Profa. Dra. Yara de Souza Tadano

TE231 Capitulo 2 Zeros de Funções; Prof. Mateus Duarte Teixeira

Cálculo Numérico. que é denominado erro relativo. Temos então para os dados acima:

Solução numérica de equações não-lineares

Lista 1 - Cálculo Numérico - Zeros de funções

CÁLCULO NUMÉRICO. Profa. Dra. Yara de Souza Tadano

Cálculo Numérico. Aula 5 Método Iterativo Linear e Newton-Raphson /04/2014

Resolução do Exame Tipo

SME0300 Cálculo Numérico Aula 6

MINISTÉRlO DA EDUCACAO UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS PATO BRANCO

O Teorema do Valor Médio

C alculo Num erico Ra ızes de Equa c oes Ana Paula Ana Paula C alculo Num erico

CAP. II RESOLUÇÃO NUMÉRICA DE EQUAÇÕES NÃO LINEARES

Cálculo Numérico. que é denominado erro relativo. Temos então para os dados acima:

Método das Secantes. Marina Andretta/Franklina Toledo ICMC-USP. 4 de setembro de 2012

Fundamentos IV. Gustavo Vinhal. September 13, Escola de Ciências Exatas e Computação

Função Afim. Definição. Gráfico

O Teorema do Valor Intermediário

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC. 1 Existência e unicidade de zeros; Métodos da bissecção e falsa posição

Aula 6. Zeros reais de funções Parte 3

CÁLCULO NUMÉRICO. Profa. Dra. Yara de Souza Tadano

Cálculo Numérico. Aula 4 Zeros de Funções /04/2014. Prof. Rafael mesquita Adpt. por Prof. Guilherme Amorim

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

étodos uméricos ZEROS DE FUNÇÕES DE UMA OU MAIS VARIÁVEIS Prof. Erivelton Geraldo Nepomuceno PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

étodos uméricos ZEROS DE FUNÇÕES Prof. Erivelton Geraldo Nepomuceno PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

José Álvaro Tadeu Ferreira. Cálculo Numérico Notas de aulas. Resolução de Equações Não Lineares

CÁLCULO NUMÉRICO. Profa. Dra. Yara de Souza Tadano

- Métodos numéricos. - Métodos analíticos versus métodos numéricos. - Necessidade de se usar métodos numéricos. - Métodos iterativos

Aula 06: Funções e seus Gráficos

Andréa Maria Pedrosa Valli

Conjuntos Numéricos. I) Números Naturais N = { 0, 1, 2, 3,... }

Zero de Funções ou Raízes de Equações

Solução aproximada de equações de uma variável

Artur M. C. Brito da Cruz. Escola Superior de Tecnologia Instituto Politécnico de Setúbal 2015/2016 1

Material Teórico - Módulo de Função Exponencial. Primeiro Ano - Médio. Autor: Prof. Angelo Papa Neto Revisor: Prof. Antonio Caminha M.

PARTE I EQUAÇÕES DE UMA VARIÁVEL REAL

3 ZEROS REAIS DE FUNÇÕES REAIS OU SOLUÇÕES DE EQUAÇÕES ALGÉBRICAS E TRANSCENDENTES

Prof. Wagner Hugo Bonat. Bacharelado em Estatística Universidade Federal do Paraná. 15 de outubro de 2018

Raízes de Equações métodos delimitados. qual o problema? equações não lineares/raízes

Testes Formativos de Computação Numérica e Simbólica

Aula 22 O teste da derivada segunda para extremos relativos.

Ilustraremos graficamente esses conceitos nos exemplos a seguir.

Cálculo Numérico Algoritmos

Método do Ponto Fixo

Modelagem Computacional. Parte 2 2

TP062-Métodos Numéricos para Engenharia de Produção Zeros: Introdução

BANCO DE EXERCÍCIOS - 24 HORAS

Introdução aos Métodos Numéricos

Cálculo Numérico / Métodos Numéricos. Solução de equações: Método do ponto fixo (iterativo linear - MIL) 15:01

Métodos Numéricos Zeros: Introdução. Professor Volmir Eugênio Wilhelm Professora Mariana Kleina

A Equivalência entre o Teorema do Ponto Fixo de Brouwer e o Teorema do Valor Intermediário

CCI-22. Matemática Computacional. Carlos Alberto Alonso Sanches Juliana de Melo Bezerra

Teorema Do Ponto Fixo Para Contrações 1

Aula 2- Soluções de Equações a uma Variável (zeros reais de funções reais)

P1 de Análise Real ou Análise I Data: 16 de abril de 2008

1.1 Conceitos Básicos

O Teorema de Dini. Doherty Andrade Palavras-chave: Dini. Convergência pontual. Convergência uniforme.

Diferenciais em Série de Potências

Resolução de sistemas de equações não-lineares: Método de Newton

Zeros de Polinômios. 1 Resultados Básicos. Iguer Luis Domini dos Santos 1, Geraldo Nunes Silva 2

Interpretação Geométrica

Computação Científica 65

Vamos revisar alguns fatos básicos a respeito de séries de potências

O teorema do ponto fixo de Banach e algumas aplicações

Modelagem Computacional. Parte 8 2

SME Cálculo Numérico. Lista de Exercícios: Gabarito

RESUMO - GRÁFICOS. O coeficiente de x, a, é chamado coeficiente angular da reta e está ligado à inclinação da reta

Transcrição:

Universidade Estadual de Maringá - Departamento de Matemática Cálculo Diferencial e Integral: um KIT de Sobrevivência c Publicação Eletrônica do KIT http://www.dma.uem.br/kit O método da falsa posição Prof. Doherty Andrade Resumo: Nestas notas apresentamos o método da falsa posição para determinar a solução de equações não lineares. Sumário 1 Introdução 1 2 Interpretação Geométrica 2 3 Convergência 3 4 Seleção dos subintervalos 4 5 Exemplo 4 1 Introdução Estamos interessados em resolver a equação não linear f(x) = 0. Como hipóteses básicas consideramos que f tenha apenas uma raiz em [a, b], que f : [a, b] R seja contínua e que f(a)f(b) < 0. Sabemos do teorema do valor intermediário que, nessas hipóteses, existe c (a, b) tal que f(c) = 0. Ou seja, a equação não linear f(x) = 0 tem uma solução, ou uma raiz, no intervalo (a, b). Vamos considerar nessa seção o método da falsa posição, também chamado de regula falsi, para determinar uma aproximação para essa raiz. O método da falsa posição pode ser considerado uma variação do método da bissecção ou uma variação do método das secantes. Como vimos, o método da bissecção tem convergência lenta, uma vez que seleciona sempre o ponto médio de cada intervalo. Então, podemos pensar em acelerar o método da bissecção selecionando um ponto que esteja mais

c KIT - Cálculo Diferencial e Integral aaaa 2 próximo da raiz. Fazemos isso considerando como aproximação c para a raiz, a média ponderada entre a e b com pesos f(b) e f(a), respectivamente:. (1.1) A média ponderada c, estará mais próxima do extremo que tem menor imagem pela função f. Pode ser considerado como variação do método das secantes, pois notamos que equação (1.1) é igual àquela obtida pelo método das secantes. A diferença entre os métodos está na escolha de subintervalos, que não existe no método das secantes. A fim de simplificar a equação (1.1), consideremos os possíveis sinais de f(a) e de f(b). Há dois casos: 1. f(a) < 0 e f(b) > 0 2. f(a) > 0 e f(b) < 0 No primeiro caso, f(a) < 0 e f(b) > 0, temos que f(a) = f(a) e f(b) = f(b), e, assim a expressão equação (1.1) fica: = f(b) f(a). (1.2) No segundo caso, f(a) > 0 e f(b) < 0, temos que f(a) = f(a) e f(b) = f(b), e, assim da equação (1.1) fica: = f(b) f(a). (1.3) Observamos que nos dois casos, tem-se, f(b) f(a). (1.4) 2 Interpretação Geométrica A aproximação dada pelo número x, obtido por meio da equação (1.4), é o ponto de intersecção da reta que passa pelos pontos (a, f(a)) e (b, f(b)) com o eixo OX.

c KIT - Cálculo Diferencial e Integral aaaa 3 De fato, a equação da reta y = Ax + B que passa por esses dois pontos, pode ser obtida por x y 1 a f(a) 1 = 0. (2.5) b f(b) 1 De onde segue que: xf(a) + by + ay xf(b) = 0. Portanto, isolando y, obtemos que a equação da reta é: y = 1 1 [f(b) f(a)] x + [bf(a) af(b)]. (2.6) b a b a No ponto de intersecção dessa reta com o eixo OX, devemos ter que y = 0 e assim, x = f(b) f(a). (2.7) Figura 1: ponto de intersecção 3 Convergência O método da falsa posição gera uma sequência de pontos x k obtidos por meio da equação (1.1). Sob quais condições essa sequência converge? O teorema a seguir responde a essa pergunta.

c KIT - Cálculo Diferencial e Integral aaaa 4 Teorema 3.1 Se f : [a, b] R contínua tal que f(a)f(b) < 0, então a sequência de pontos x k obtidos por meio do método da falsa posição, equação (1.1), é convergente. Para o caso de raiz simples, a ordem de convergência do método da falsa posição é a mesma do método da bissecção, isto é, p = 1+ 5 2 1.618. 4 Seleção dos subintervalos Em cada iteração calculamos o ponto x k e selecionamos o próximo intervalo de busca da solução. Suponha que estamos no intervalo [a k, b k ] com f(a k )f(b k ) < 0 e calculamos x k por meio da equação (1.1). Se f(a k )f(x k ) < 0, então pelo teorema do valor intermediário, a raiz se encontra no subintervalo [a k, x k ]. Se f(a k )f(x k ) > 0, então multiplicando por f(a k )f(b k ) < 0 obtemos que [f(a k )] 2 f(x k )f(b k ) < 0. De onde segue que f(x k )f(b k ) < 0. Pelo teorema do valor intermediário, a raiz se encontra no subintervalo [x k, b k ]. Resumindo temos: 1. se f(a k ) e f(x k ) têm sinais opostos, escolhemos para o próximo subintervalo o intervalo [a k, x k ]. 2. se f(a k ) e f(x k ) têm os mesmos sinais, escolhemos para o próximo subintervalo o intervalo [x k, b k ]. 5 Exemplo A equação 2x cos(πx) = 0 tem uma única (simples) raiz no intervalo [ 1, 1]. Veja a figura 1. Usando o método da falsa posição, obtemos a seguinte tabela.

c KIT - Cálculo Diferencial e Integral aaaa 5 k a k b k x k f(a k )f(x k ) 0-1 1-0.5 > 0 mesmo sinal, escolha [x k, b k ] 1-0.5 1-0.125 > 0 2-0.125 1 0.191399758 > 0 3 0.191399758 1 0.2951944354 > 0 4 0.2951944354 1 0.2974292581 < 0 sinais opostos, escolha [a k, x k ] 5 0.2951944354 0.2974292581 0.2973056524 > 0 6 0.2973056524 0.2974292581 0.297305822 > 0 Segue que uma aproximação para a raiz é 0.297305822. Referências [1] DE FIGUEIREDO, D. G., Análise I. Rio de Janeiro: L.T.C., 1995. [1] S. D. CONTE. Elementary Numerical Analysis. MacGraw-Hill, 1965. [2] K. ATKINSON. An Introduction to Numerical Analysis. John Willey& Sons, New York, 1983.