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Exame de Análise Matemática I (deslizante) para Engenharia Electromecânica, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

Este documento contém o exame de análise matemática i (deslizante) para a licenciatura em engenharia electromecânica do instituto superior de engenharia de coimbra, realizado a 11 de julho de 2013. O exame consiste em duas partes, com duração total de 1h45min, e abrange temas como equações diferenciais, integrais, funções e cálculo. Não é permitido o uso de calculadora.

Tipologia: Notas de estudo

2015

Compartilhado em 29/01/2015

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4.3

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Departamento de F´ısica e Matem´atica Instituto Superior de Engenharia de Coimbra
Exame de An´alise Matem´atica I (deslizante) Engenharia Electromecˆanica
Dura¸ao: 45 min 11 de julho de 2013
Qualquer tentativa de fraude ser´a punida com a anula¸ao imediata da prova.
Os equipamentos oveis devem estar desligados durante a realiza¸ao da prova.
As respostas devem ser apresentadas com caneta de tinta azul ou preta. ao pode utilizar corretor.
Pode trocar a ordem das quest˜oes, desde que as identifique devidamente.
Justifique convenientemente todas as respostas, indicando no fim de cada exerc´ıcio a resposta simplificada. Se nada for dito
em contr´ario, deve apresentar na resposta o valor exato da solu¸ao final ou o valor aproximado com 4 casas decimais.
Parte I
1. Localize pelo etodo gr´afico a solu¸ao da equa¸ao ln(x) + x= 0, num intervalo de amplitude 3/4, e
efetue 2 itera¸oes do etodo da bissec¸ao para aproximar a solu¸ao, indicando um majorante para o erro.
2. Considere o polin´omio p(x) = 3x3+ 3x+ 1.
(a) Utilizando etodos anal´ıticos para separar as ra´ızes do polin´omio, localize a raiz real do polin´omio
num intervalo de amplitude 1.
(b) Efetue 2 itera¸oes do etodo de Newton-Raphson para aproximar a raiz do polin´omio, com x0=1.
3. Determine um valor aproximado do integral Z2
1
excos(x)dx pela regra de Simpson, com 4 subintervalos,
e determine um majorante para o erro sabendo que max
x[1,2] |f(4)(x)| 12.2997.
Cota¸ao das perguntas
1 (a) 2(a) 2(b) 3
1.25 1.0 0.75 1.0
1
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Departamento de F´ısica e Matem´atica Instituto Superior de Engenharia de Coimbra Exame de An´alise Matem´atica I (deslizante) Engenharia Electromecˆanica Dura¸c˜ao: 45 min 11 de julho de 2013

  • Qualquer tentativa de fraude ser´a punida com a anula¸c˜ao imediata da prova.
  • Os equipamentos m´oveis devem estar desligados durante a realiza¸c˜ao da prova.
  • As respostas devem ser apresentadas com caneta de tinta azul ou preta. N˜ao pode utilizar corretor.
  • Pode trocar a ordem das quest˜oes, desde que as identifique devidamente.
  • Justifique convenientemente todas as respostas, indicando no fim de cada exerc´ıcio a resposta simplificada. Se nada for dito em contr´ario, deve apresentar na resposta o valor exato da solu¸c˜ao final ou o valor aproximado com 4 casas decimais.

Parte I

  1. Localize pelo m´etodo gr´afico a solu¸c˜ao da equa¸c˜ao ln(x) + √x = 0, num intervalo de amplitude 3/4, e efetue 2 itera¸c˜oes do m´etodo da bissec¸c˜ao para aproximar a solu¸c˜ao, indicando um majorante para o erro.
  2. Considere o polin´omio p(x) = 3x^3 + 3x + 1.

(a) Utilizando m´etodos anal´ıticos para separar as ra´ızes do polin´omio, localize a raiz real do polin´omio num intervalo de amplitude 1. (b) Efetue 2 itera¸c˜oes do m´etodo de Newton-Raphson para aproximar a raiz do polin´omio, com x 0 = −1.

  1. Determine um valor aproximado do integral

1

ex^ cos(x) dx pela regra de Simpson, com 4 subintervalos, e determine um majorante para o erro sabendo que (^) xmax∈[1,2] |f (4)(x)| ≈ 12 .2997.

Cota¸c˜ao das perguntas 1 (a) 2(a) 2(b) 3 1.25 1.0 0.75 1.

Departamento de F´ısica e Matem´atica Instituto Superior de Engenharia de Coimbra Exame de An´alise Matem´atica I (deslizante) Engenharia Electromecˆanica Dura¸c˜ao: 1h45 min 11 de julho de 2013

N˜ao pode utilizar calculadora.

Parte II

  1. Considere a fun¸c˜ao f (x) =^2 π arccos(x − 1).

(a) Determine o dom´ınio e o contradom´ınio da fun¸c˜ao f e caracterize a sua fun¸c˜ao inversa. (b) Utilize a aproxima¸c˜ao linear de f em torno do ponto x 0 = 1, para aproximar o valor de f (

  1. Identifique a t´ecnica que permite resolver cada uma das primitivas e calcule apenas duas das primitivas.

i.

sinh(√x + 1) dx ii.

cos^3 (x) sin^2 (x) dx iii.

∫ (^) ex (ex^ − 1)^2 dx

  1. (a) Mostre utilizando a defini¸c˜ao de primitiva que ∫ (^) ex(2ex (^) − 1) e^2 x^ + 1 dx^ = ln(e

2 x (^) + 1) − arctan(ex) + C, com C ∈ IR.

(b) Calcule o valor m´edio da fun¸c˜ao a primitivar no intervalo [0, ln(3)].

  1. Calcule o valor do integral definido

− 4

f (x) + g(x) dx, sabendo que

− 4

g(x) dx = 20 e

4

f (x) dx = 4 e ainda que f ´e uma fun¸c˜ao cont´ınua e ´ımpar.

  1. Na figura est´a representada uma regi˜ao R, limitada pela curvas y = 1 +^1 x , x = −y^2 , x = −2 e y = 0.

-4 -2 2 4

2

4

x

y

(a) Calcule a ´area da regi˜ao R. (b) Determine o volume do s´olido obtido pela rota¸c˜ao de R em torno do eixo das ordenadas. (c) Indique uma express˜ao que permita calcular o per´ımetro da regi˜ao.

  1. Considere os seguintes integrais: i.

1

x 1 + x dx^ ii.

1

(x − 1)^2 dx. (a) Identifique, justificando, o tipo de cada integral impr´oprio. (b) Determine a natureza de cada integral impr´oprio.

Cota¸c˜ao das perguntas 4(a) 4(b) 5 6(a) 6(b) 7 8(a) 8(b) 8.(c) 9(a) 9(b) 1.5 1.0 3.25 1.0 1.0 1.5 1.75 1.75 1.0 0.75 1.