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Métodos Numéricos - Bisseção, Manuais, Projetos, Pesquisas de Cálculo Numérico

Métodos Numéricos - Bisseção,Regula Falsi,Método de Newton,Método da Secante ....

Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas

2023

Compartilhado em 13/06/2023

adrieli-almeida
adrieli-almeida 🇧🇷

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bg1
Métodos Numéricos
Bisseção:
O método da bisseção ou método da bissecção é um método de busca de raízes que
bissecta repetidamente um intervalo e então seleciona um subintervalo contendo a raiz para
processamento adicional.
A soção nuéri de um eqção f(x) = 0 é um va de x qu saf à eqção de fo
apma. Iso sific qu, qu x é sutído na eqção, o va de f(x) é póxi de
ze, ma não exen ze. Por exl, pa dema o ânu θpa um círu co
r = 3 m e
AS = 8 m2, a po se est na fo:
f(0)= 8 - 4,5 . ( - sen ) = 0
θ θ AS = . .( -sen )
1
2 𝑟2θ θ
Regula Falsi:
Método da posição falsa ou regula falsi é um método numérico usado para resolver
equações lineares definidas em um intervalo [a, b], partindo do pressuposto de que haja
uma solução em um subintervalo contido em [a, b].
O po xN on a re cu o ex x é dema pe sutição de
y = 0 na e a soção de eqção pa x:
Xns= 𝑎.𝑓(𝑏) − 𝑏.𝑓(𝑎)
𝑓(𝑏) − 𝑓(𝑎)
Método de Newton:
O método de Newton (também chamado de método de Newton-Raphson) é um esquema
usado para se obter a solução numérica de uma equação na forma f(x) = 0, onde f(x) é
contínua e diferenciável e sua equação possui uma solução próxima a um ponto dado.
X2= x1 - 𝑓𝑥1
𝑓'𝑥1
Método da Secante:
O método da secante é um esquema usado para se obter a solução numérica de uma
equação na forma f(x) = 0. O método usa dois pontos na vizinhança da solução para
determinar a nova solução estimada. Os dois pontos (marcados como x1 e x2 na figura) são
usados para definir uma linha reta (reta secante), e o ponto onde essa reta intercepta o eixo
x (marcado como x3 na figura) é a nova solução estimada. Conforme ilustrado, ambos os
pontos podem estar de um lado da solução, ou a solução pode estar entre os dois pontos. A
inclinação da reta secante é dada por:
3=
θ(θ 2*(𝑓(θ 1) −𝑓(θ 2))+𝑓(θ 1)*(θ 1−θ 2))
𝑓(θ 1)−𝑓(θ 3)
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Métodos Numéricos Bisseção: O método da bisseção ou método da bissecção é um método de busca de raízes que bissecta repetidamente um intervalo e então seleciona um subintervalo contendo a raiz para processamento adicional. A soção nuéri de um eqção f(x) = 0 é um va de x qu saf à eqção de fo apma. Iso sific qu, qu x é sutído na eqção, o va de f(x) é póxi de ze, ma não exen ze. Por exl, pa dema o ânu θ pa um círu co r = 3 m e AS = 8 m2, a po se est na fo: f(0)= 8 - 4,5. ( θ - sen θ ) = 0

AS =. .( -sen )

1 2 𝑟 2 θ θ Regula Falsi: Método da posição falsa ou regula falsi é um método numérico usado para resolver equações lineares definidas em um intervalo [a, b], partindo do pressuposto de que haja uma solução em um subintervalo contido em [a, b]. O po xN on a re cu o ex x é dema pe sutição de y = 0 na e a soção de eqção pa x: Xns= 𝑎.𝑓(𝑏) − 𝑏.𝑓(𝑎) 𝑓(𝑏) − 𝑓(𝑎) Método de Newton: O método de Newton (também chamado de método de Newton-Raphson) é um esquema usado para se obter a solução numérica de uma equação na forma f(x) = 0, onde f(x) é contínua e diferenciável e sua equação possui uma solução próxima a um ponto dado. X2= x1 - 𝑓𝑥 𝑓'𝑥 Método da Secante: O método da secante é um esquema usado para se obter a solução numérica de uma equação na forma f(x) = 0. O método usa dois pontos na vizinhança da solução para determinar a nova solução estimada. Os dois pontos (marcados como x1 e x2 na figura) são usados para definir uma linha reta (reta secante), e o ponto onde essa reta intercepta o eixo x (marcado como x3 na figura) é a nova solução estimada. Conforme ilustrado, ambos os pontos podem estar de um lado da solução, ou a solução pode estar entre os dois pontos. A inclinação da reta secante é dada por:

(θ 2(𝑓(θ 1) −𝑓(θ 2))+𝑓(θ 1)(θ 1−θ 2)) 𝑓(θ 1)−𝑓(θ 3)

X3= x2 - 𝑓(𝑥2) − (𝑥1−𝑥2) 𝑓(𝑥1) − 𝑓(𝑥2) Método da iteração de ponto fixo: O método da iteração de ponto fixo é um método usado para resolver uma equação na forma f(x) = 0. O método é implementado reescrevendo a equação como: Obviamente, quando x é a solução de f(x) = 0, o lado esquerdo e o lado Direito da Eq. (3.28) são iguais. Isso é ilustrado graficamente com o traçado de y = x e y = g(x), como mostra a Fig. 3-17. O ponto de interseção entre os dois gráficos, chamado de ponto fixo, é a solução. O valor numérico da solução é determinado por meio de um processo iterativo. Ele começa com a escolha de um valor de x próximo ao ponto fixo. Esse valor é a primeira tentativa da solução e é substituído em g(x). O valor obtido em g(x) é a nova (segunda) estimativa da solução. Esse segundo valor é então substituído novamente em g(x), o que leva à terceira solução estimada. Com isso, a fórmula iterativa é dada por: Equações Não Lineares: Um sistema de equações não-lineares consiste em duas, ou mais, equações não lineares que devem ser solucionadas simultaneamente. Por exemplo, a mostra uma curva catenária Método LU/Método de Jacobi: O método de Jacobi é um algoritmo para resolver sistemas de equações lineares. Trata-se de uma versão simplificada do algoritmo de valores próprios de Jacobi. O método tem o nome do matemático Alemão Carl Gustav Jakob Jacobi. O método iterativo de Jacobi é um método clássico que data do final do século XVIII. O método de eliminação de Gauss consiste em duas partes. A primeira corresponde ao procedimento de eliminação no qual um sistema de equações lineares dado na forma geral, [a][x] = [b], é transformado em um sistema equivalente de equações [a′][x] = [b′] no qual a matriz de coeficientes [a′] é triangular superior. Na segunda parte, o sistema equivalente é solucionado com o emprego da substituição regressiva. O procedimento de eliminação requer operações matemáticas e também um tempo computacional muito mais significativo do que os cálculos realizados na substituição regressiva. No método de decomposição LU, às operações com a matriz [a] são feitas sem que o vetor seja utilizado ou alterado. Este só é usado na parte de substituição da solução. O método de decomposição LU pode ser usado para resolver um único sistema de equações lineares. Porém, ele é especialmente vantajoso na solução de sistemas que têm as mesmas matrizes de coeficientes [a] mas diferentes vetores de constantes [b].