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Interpolação Polinomial - Exercícios - Matemática, Notas de estudo de Informática

Apostilas e exercicios de Matematica da Universidade Federal de Ouro Preto sobre o estudo da Interpolação Polinomial.

Tipologia: Notas de estudo

2013

Compartilhado em 22/03/2013

Barros32
Barros32 🇧🇷

4.4

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
Instituto de Ciências Exatas e Biológicas
Departamento de Computação
Cálculo Numérico
Lista de Exercícios - Interpolação Polinomial
(1) Sabendo-se que p(x) = x4 x3 + x2 x + 1 é o polinômio que interpola uma função, y = f(x),
nos pontos:
x
- 2
- 1
0
1
2
3
p(x)
32
5
1
1
11
61
Sabendo disto, encontre um polinômio que assume os seguintes valores:
x
- 2
- 1
0
1
2
3
q(x)
32
5
1
1
11
30
(2) Sabendo-se que os pontos a seguir são da função y= e3x, pede-se estimar:
(2.1) o valor de y para x = 0.65.
(2.2) o erro de truncamento máximo cometido no item (2.1).
i
0
1
3
xi
0
0,5
1
yi
1
4,482
20,086
(3) Para um tanque de água, são fornecidos valores de temperatura, T, em função da profundidade,
P, conforme a tabela a seguir:
P (m)
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
T (oC)
66
52
18
11
10
Sabe-se que a uma determinada profundidade, x, a segunda derivada de T muda de sinal. O ponto
que indica esta mudança é o ponto em que
0
dx
Td
2
2
. Estime a profundidade deste ponto utilizando
interpolação polinomial, método das diferenças finitas ascendentes.
(4) A tabela a seguir apresenta pontos da função f(x) = ln(x).
x
0,9
1,0
1,3
1,8
2,0
2,2
ln(x)
- 0,105
0,000
0,262
0,588
0,693
0,788
Pede-se estimar:
(4.1) ln(1,5) usando um polinômio interpolador de grau 2;
(4.2) o erro de truncamento máximo cometido no item 4.1.
(5) Sendo y = f(x) uma função dada nos pontos a seguir, pede-se estimar:
(5.1) f(0,27), usando um polinômio de grau 2;
(5.2) o erro de truncamento máximo cometido no item (5.1).
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Instituto de Ciências Exatas e Biológicas Departamento de Computação Cálculo Numérico

Lista de Exercícios - Interpolação Polinomial

(1) Sabendo-se que p(x) = x^4 – x^3 + x^2 – x + 1 é o polinômio que interpola uma função, y = f(x), nos pontos: x - 2 - 1 0 1 2 3 p(x) 32 5 1 1 11 61

Sabendo disto, encontre um polinômio que assume os seguintes valores:

x - 2 - 1 0 1 2 3 q(x) 32 5 1 1 11 30

(2) Sabendo-se que os pontos a seguir são da função y= e3x, pede-se estimar:

(2.1) o valor de y para x = 0.65.

(2.2) o erro de truncamento máximo cometido no item (2.1).

i 0 1 2 3 xi 0 0,5 0,75 1 yi 1 4,4 82 9,488 20,

(3) Para um tanque de água, são fornecidos valores de temperatura, T, em função da profundidade,

P, conforme a tabela a seguir:

P (m) 1,0 1,5 2,0 2,5 3, T (oC) 66 52 18 11 10

Sabe-se que a uma determinada profundidade, x, a segunda derivada de T muda de sinal. O ponto

que indica esta mudança é o ponto em que 0 dx

d T 2

2 . Estime a profundidade deste ponto utilizando

interpolação polinomial, método das diferenças finitas ascendentes.

(4) A tabela a seguir apresenta pontos da função f(x) = ln(x).

x 0,9 1,0 1,3 1,8 2,0 2, ln(x) - 0,105 0,000 0,262 0,588 0,693 0,

Pede-se estimar:

(4.1) ln(1,5) usando um polinômio interpolador de grau 2;

(4.2) o erro de truncamento máximo cometido no item 4.1.

(5) Sendo y = f(x) uma função dada nos pontos a seguir, pede-se estimar:

(5.1) f(0,27), usando um polinômio de grau 2;

(5.2) o erro de truncamento máximo cometido no item (5.1).

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Instituto de Ciências Exatas e Biológicas Departamento de Computação Cálculo Numérico

x 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0, f(x) 0,12 0,16 0,19 0,22 0,25 0,

(6) Considerem-se, x 0 = 0 e xi = xi – 1 + 2; i = 1, 2, 3, 4; como suporte de interpolação de uma

função, y = f(x). Sabendo-se que D^3 y 0 = - 0,5; ^2 y 1 = - 7; y 2 = 35; y 3 = 17 e y 181

4

i 0

 i 

, estimar

(6.1) o valor de y para x = 4,7 usando um polinomio de grau 2;

(6.2) o erro de truncamento máximo cometido no item (6.1).

(7) Seja a seguinte tabela de pontos de uma função y = f(x) e da sua primeira derivada y’ = f ’(x).

x 1,0 1,5 3, y -1,0 0,48543 1, y’ 0,15635 0,8 0, Pede-se estimar:

(7.1) o valor de y para x = 2,5;

(7.2) o valor de y’ para x = 2,5;

(7.3) a equação da reta tangente a f(x) no ponto obtido no item (7.1);

Observações

(i) f ’(xk) é o coeficiente angular ou a inclinação da reta tangente a y = f(x) no ponto Pk =(xk;f(xk)).

(ii) A equação da reta tangente à curva y = f(x) no ponto Pk =(xk;f(xk)) é dada por

y – yk = f ’(xk).(x – xk)

(8) Na calibração de um pirômetro de metal (40% de níquel e 60% de cobre) v é o valor em

milivolts e t é a temperatura em graus Farenheit. Seja a seguinte tabela.

v 0 2 4 6 8 t (^0 146 255 320) 

Sabendo-se que as diferenças finitas ascendentes de ordem 4 são nulas, pede-se:

(8.1) determinar ;

(8.2) estimar t para v = 2,5 milivolts utilizando um polinômio interpolador de grau 2;

(8.3) estimar o erro de truncamento máximo cometido no item (8.2)

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