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Matemática Computacional
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Matemática Computacional
- A Matemática Computacional (ou Computação Científica) reúne as técnicas do Cálculo Numérico Computacional e diversas outras áreas da Matemática, tais como a Álgebra Linear. O objetivo é agregar um grande ferramental técnico para aplicação na resolução dos complexos problemas da Engenharia.
- Ementa: Aproximação de funções / Interpolação Ajuste linear e polinomial / Transformações / Coeficiente de determinação Integração Numérica (Regra dos Trapézios, Primeira e Segunda Regras de Simpson) Introdução às Equações Diferenciais Ordinárias Solução de Equações Diferenciais Ordinárias / Solução numérica (Métodos de Euler e Runge-Kutta) / Noções de estabilidade da solução / Erros Solução de Equações Diferenciais Ordinárias de ordem superior Equações Diferenciais de Derivadas Parciais (Elípticas, Parabólicas e Hiperbólicas) / Condições de contorno
Erros
- Por definição, Erro é a diferença entre um valor calculado analiticamente e o seu correspondente determinado de forma numérica. A aplicação de métodos numéricos normalmente gera resultados aproximados... O conhecimento dos tipos de erros irá auxiliar na resolução de problemas de Engenharia empregando métodos numéricos.
- Modelagem
- Um modelo é uma representação matemática do problema físico sob estudo. Escolha do modelo: completo e correto; computacionalmente viável.
- Simplificação
- Medição
- Resolução
- Propagação
- Efeito da utilização de valores previamente calculados em novos cálculos. Pode comprometer a precisão do resultado, levando a valores absurdos
- Arredondamento
- Métodos Numéricos
- Máquinas Digitas
- Truncamento
- Ocorre quando o somatório dos termos de uma série infinita é aproximado usando uma série finita (ou truncada).
- Propagação
- ALVO
- Os erros relacionados tanto aos cálculos como as medidas podem ser caracterizados com relação à...
- Acurácia
- mede quão próximo um valor calculado ou medido está do valor verdadeiro.
- Precisão
- mede quão próximos os valores individuais calculados ou medidos estão uns dos outros.
Séries
- Taylor
Métodos
- Analítico
- Numérico
- É um conjunto de métodos que determinam a solução de um problema matemático numericamente, em contraste à solução analítica. Utilizados quando a matemática simbólica é ineficiente; Aplicação cansativa e sujeita a erros; A solução obtida é, via de regra, aproximada.
- Computacional
- O advento dos computadores viabilizou a utilização do Cálculo Numérico em larga escala; Permitiu a otimização dos métodos já conhecidos e o desenvolvimento de outros novos; Introduz restrições devido à utilização de máquinas digitais; Exige análise e interpretação dos resultados obtidos.
- Raízes
- 1. Isolamento da raiz: Aproximação grosseira para a raiz de interesse 2. Refinamento da raiz: “Melhoria” do valor da raiz encontrado no passo anterior
- • Busca determinar um intervalo onde a raiz de interesse está confinada; • O isolamento determina qual das raízes terá seu valor calculado; • Existem diversos métodos para o isolamento de raízes. Empregaremos o método gráfico. Simplicidade; Universalidade; O comportamento da função é conhecido.
- Bissecção
- • Método simples de refinamento de raiz; • Necessita de intervalo que contenha uma única raiz; • Princípio de funcionamento: ◼ toma-se o intervalo e divide-o ao meio, gerando dois subintervalos; ◼ verifica-se em qual dos subintervalos gerados encontra-se a raiz; ◼ repete-se o processo com o subintervalo onde se encontra a raiz até obtê-la de forma exata ou aproximada, de acordo com a precisão desejada.
- Newton
- Método para refinar raízes de equações em intervalos; Geralmente apresenta convergência mais rápida que o Método da Bissecção No entanto, a convergência nem sempre é garantida!
- Princípio de funcionamento: Traça-se uma reta tangente ao gráfico da função ?(?) no ponto de abcissa ?0, adotado como primeira aproximação para a raiz procurada; A intersecção desta reta tangente com o eixo ?? será uma nova aproximação para a raiz procurada; Repete-se o processo até que seja obtida exatamente a raiz procurada ou sua aproximação com a precisão desejada.
Sistemas Lineares
- Sistema de equações lineares ou Sistemas Lineares: conjunto de m equações lineares a n variáveis envolvidas.
- A solução de um sistema linear é uma solução simultânea para todas as equações lineares envolvidas! m > n: em geral, não há solução m < n: Infinitas soluções m = n: Pode ocorrer solução única, nenhuma solução ou infinitas soluções (SERÁ APENAS ABORDADOS ÚNICA SOLUÇÃO)
- Métodos
- Direto (Eliminação Gaussiana)
- Iterativos (Jacobi e Gauss-Seidel)
Equações
- Algébricas
- As equações algébricas são aquelas que, como o próprio nome indica, envolvem somente operações algébricas polinomio de grau n
- Transcendentes
- Equações não-algébricas: incluem funções trigonométricas, exponenciais e logarítmicas as equações transcendentes são as que envolvem outras operações e funções.
- Lineares
- São combinações lineares das n variáveis envolvidas, ou seja, somas ponderadas das variáveis: 2x-y=3 a1x1+a2x2+a3x3=b a1x1=b
- Algébricas
Cálculo
- Integração Numérica
- Representação
- Discreto
- Forma de escrever o fenômeno com valores tabelados
- Analítico
- Forma que o fenômeno se apresenta como uma função
- Discreto
Informationen
- Beschreibung
- 2º ano Matemática Computacional Mindmap am Matemática Computacional, erstellt von Bruno Bentle Cerpa am 24/02/2022.
- Erstellt von
- Bruno Bentle Cerpa
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