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Métodos Numéricos - Bisseção,Regula Falsi,Método de Newton,Método da Secante ....
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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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 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 θ pa um cír u co r = 3 m e AS = 8 m2, a po se es t na fo : f(0)= 8 - 4,5. ( θ - sen θ ) = 0
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 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 - 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].