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Guias e Dicas
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Exercícios de Métodos Numéricos em Engenharia - 2ª Lista, Exercícios de Métodos Matemáticos

Documento contendo exercícios propostos em uma aula de métodos numéricos em engenharia, abordando determinção de raízes aproximadas, análise de funções e aplicações financeiras.

Tipologia: Exercícios

2021

Compartilhado em 06/05/2022

alex-henrique-40
alex-henrique-40 🇧🇷

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bg1
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE RONDÔNIA
Campus Porto Velho - Calama
DISCIPLINA: MÉTODOS NUMÉRICOS EM ENGENHARIA
DOCENTE: RODRIGO BRASIL
DISCENTE: Alex Henrique Gomes de Souza
CURSO: ENGENHARIA de CONTROLE e AUTOMAÇÃO PERÍODO:
DATA: 05/05/2022.
2ª Lista de Exercícios
1) Determinar um valor aproximado para 5,
com erro inferior a 10−2.(sugestão: o zero
positivo da função 𝑓(𝑥)= 𝑥2 5 é 5)
2) Localize o intervalo que contenha a(s)
raiz(es) da equação a seguir 𝑥3+ 𝑥 8 = 0.
Utilize o método que julgar mais eficiente.
Justifique sua resposta.
Utilizando o MPF com chute inicial de x0=2:
±8 𝑥
3
x1: ±8 2
3= 1,8171
x2: ±8 1,8171
3= 1,8354
x3: ±√8 1,8354
3= 1,8335
x4: ±√8 1,8335
3= 1,833775
x5: ±√8 1,833775 =
31,833748
3) Abaixo está representado o gráfico da
função 𝑓(𝑥)= 4 cos(𝑥) 𝑒(2𝑥)
a) Utilize o teorema de Bolzano para justificar
a existência da raiz nos intervalos, [−5; −4,5],
[−2; −1,5] e [0,5;1].
Para [−5; −4,5]:
𝑓(𝑎) 𝑓(𝑏)< 0
Para f(a):
𝑓(𝑎)= 1,1346
Para f(b):
𝑓(𝑏)= −0,8433
Para [−2; −1,5]:
𝑓(𝑎)= −1,6829
𝑓(𝑏)= 0,231
Para [0,5;1]:
𝑓(𝑎)= 0,7920
𝑓(𝑏)= −5,2278
b) Use ferramentas de lculo Diferencial e
Integral para justificar o por que podemos
afirmar que em cada um desses intervalos
existe uma só raiz.
Quando derivamos 𝑓(𝑥)= 4 cos(𝑥) 𝑒2𝑥 e
substituímos os intervalos na mesma, o valor
de f(x) para ambos os pares de intervalos tem
que ser do mesmo sinal para haver uma única
raiz, caso contrario podemos ter mais de uma
raiz nesse intervalo.
4) Qual a raiz da função 𝑓(𝑥)= 𝑥 log 𝑥 1,
considerando o método da bissecção com 𝜀 =
0,002 e adotando [𝑎0, 𝑏0]=[2,3] como
intervalo inicial.
𝑥 = 2,507800
5) Considere a função 𝑦 = 1 𝑥 ln(𝑥):
pf3

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE RONDÔNIA

Campus Porto Velho - Calama

DISCIPLINA: MÉTODOS NUMÉRICOS EM ENGENHARIA

DOCENTE: RODRIGO BRASIL

DISCENTE: Alex Henrique Gomes de Souza

CURSO: ENGENHARIA de CONTROLE e AUTOMAÇÃO PERÍODO:

DATA : 05 / 05 /2022.

2ª Lista de Exercícios

  1. Determinar um valor aproximado para √

com erro inferior a 10

− 2

.(sugestão: o zero

positivo da função 𝑓

2

− 5 é √ 5 )

  1. Localize o intervalo que contenha a(s)

raiz(es) da equação a seguir 𝑥

3

Utilize o método que julgar mais eficiente.

Justifique sua resposta.

Utilizando o MPF com chute inicial de x0=2:

3

x1: ±√ 8 − 2

3

x2: ± √

3

x3: ±√ 8 − 1 , 8354

3

x4: ±√ 8 − 1 , 8335

3

x5: ±√ 8 − 1 , 833775 =

3

  1. Abaixo está representado o gráfico da

função 𝑓

= 4 cos

( 2 𝑥)

a) Utilize o teorema de Bolzano para justificar

a existência da raiz nos intervalos, [− 5 ; − 4 , 5 ],

[

]

e

[

]

Para

[

]

Para f(a):

Para f(b):

Para [− 2 ; − 1 , 5 ]:

Para [ 0 , 5 ; 1 ]:

b) Use ferramentas de Cálculo Diferencial e

Integral para justificar o por que podemos

afirmar que em cada um desses intervalos

existe uma só raiz.

Quando derivamos 𝑓(𝑥) = 4 cos(𝑥) − 𝑒

2 𝑥

e

substituímos os intervalos na mesma, o valor

de f(x) para ambos os pares de intervalos tem

que ser do mesmo sinal para haver uma única

raiz, caso contrario podemos ter mais de uma

raiz nesse intervalo.

  1. Qual a raiz da função 𝑓(𝑥) = 𝑥 ∙ log 𝑥 − 1 ,

considerando o método da bissecção com 𝜀 =

0 , 002 e adotando

[

0

0

]

[

]

como

intervalo inicial.

  1. Considere a função 𝑦 = 1 − 𝑥 ∙ ln

a) Preencha a tabela abaixo:

X 0,5 1,0 1,5 2,0 2,

Y 1,34 1 0,39 - 0,38 - 1,

b) Identifique o intervalo que contém a raiz da

equação y = 0.

[

]

c) Podemos afirmar que no intervalo

identificado na letra (b) existe apenas uma raiz

da equação y = 0? Justifique.

𝑦 = 1 − 𝑥 ⋅ ln 𝑥

= 0 − 1 ⋅ ln 𝑥 + 𝑥

= 1 − ln 𝑥

Substituindo os intervalos:

= 1 − ln 1 , 5

= 1 − ln 2

Como os valores de y’ não mudaram no

intervalo, isso significa que há somente uma

raiz para esse mesmo intervalo.

d) pelo método da bissecção, qual o número

de iterações são necessárias para determinar

essa raiz com precisão de 0,01?

log

− log

log

𝑘 = 6 𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎çõ𝑒𝑠

  1. Um certo equipamento de 20000 euros vai

ser pago durante 6 anos. O pagamento anual

é de 4000 euros. A relação entre o custo do

equipamento P, o pagamento anual A, o

número de anos n e a taxa de juro i é a

seguinte:

𝑛

𝑛

Utilize o método iterativo mais adequado para

determinar a taxa de juro utilizada nos

cálculos. O valor da taxa de juro pertence ao

intervalo [0.05, 0.15]. Para a paragem do

processo iterativo use 𝜀 1

2

= 0. 05 ou no

máximo 3 iterações.

6

6

X_0= 0,05 e x1= 0,

Para x0:

6

6

0

0

Para x1:

6

6

1

1

Para encontrar x2 utilizamos método da

secante:

2

1

1

0

1

1

0

2

2

2

Para o erro temos que:

2

1

2

1

Entao:

2

≥ 0 , 05 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑜 𝑛ã𝑜 é 𝑐𝑟𝑖𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑑𝑎

Para x3:

3

3

3

3

Para x4:

4

4

4

4

Então a taxa de juros é de 0,054701.

  1. Aplicando o método da posição falsa,

determine a raiz da função 𝑓

3

no intervalo

[

]

e 𝜀 = 0 , 002.