sistemas dinâmicos

método de Newton


  Muitos problemas em matemática podem ser traduzidos na resolução de uma equação do tipo f(x)=0.  


Pesquisa binária. Consiste em dividir sucessivamente em dois um intervalo e escolher em cada passo o subintervalo onde por alguma razâo sabemos estar a solução procurada.


  ex. Mostre como utilizar a pesquisa binária para aproximar um zero de uma função  que muda de sinal.




Método de Newton. Em 1690 Joseph Raphson propôs um método iterativo para encontrar as raízes de um polinómio P(x), inspirado numa tentativa prévia de Newton para resolver a equação x3-2x-5=0. A ideia é partir de uma conjectura inicial x0, possivelmente próxima da verdadeira raiz, e definir recursivamente

xn+1=xn - P(x)/P'(x)

O método consiste portanto em iterar a função f(x) = x - P(x)/P'(x).

  ex. Compare o método de Newton para aproximar a raiz quadrada de x com o algoritmo de Heron.



Experiência.  A cada zero do polinómio está associada a sua bacia de atração, isto é, o conjunto das conjecturas iniciais cuja trajectória aproxima o zero. É também natural considerar ''infinito'' um ponto atrativo, pois a trajectória de toda a conjetura inicial suficientemente grande (em módulo) tende para infinito. Sobram alguns pontos, dificilmente observáveis!, que separam as diferentes bacias. 

 


Mais interessante é observar o panorama no plano complexo, onde as bacias são bidimensionais e formam padrões surpreendentes.