Departamento de Informática e Estatística

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Plano de Ensino

Aprovado pelo Departamento em: 1-3-2012

  1. Identificação: Visualizar em PDF
    • Disciplina: INE5202 - Cálculo Numérico em Computadores
    • Turma(s): 05215, 05216
    • Carga horária: 72 horas-aula      Teóricas: 72      Práticas: 0
    • Período: 1º semestre de 2012
  2. Curso(s):
    • Engenharia, área Química, habilitação Engenharia de Alimentos (215)
    • Engenharia, área Química, habilitação Engenharia Química (216)
  3. Requisito(s):
    • Engenharia, área Química, habilitação Engenharia de Alimentos (215)
      • INE5201 - Introdução à Ciência da Computação
      • INE5201 - Introdução à Ciência da Computação
      • MTM3103 - Cálculo 3
      • MTM5163 - Cálculo C
    • Engenharia, área Química, habilitação Engenharia Química (216)
      • INE5201 - Introdução à Ciência da Computação
      • INE5201 - Introdução à Ciência da Computação
      • MTM3103 - Cálculo 3
      • MTM5163 - Cálculo C
  4. Professor(es):
    • Luciana de Oliveira Rech (luciana.rech@ufsc.br)
    • Rafael Luiz Cancian (rafael.cancian@ufsc.br)
  5. Ementa:
    • Erros e Sistemas de Numeracão. Solução de equações algébricas e transcendentais. Solução de equações polinomiais. Sistemas de equações lineares e não lineares. Interpolação Ajustamento de curvas. Integração numérica. Solução numérica de equações diferenciais ordinárias e sistemas de equações diferenciais.
  6. Objetivo(s):
    • Geral: Tornar o aluno apto a utilizar recursos computacionais na solução de problemas que envolvam métodos numéricos.
    • Tornar o aluno apto a utilizar recursos computacionais na solução de problemas que envolvam métodos numéricos.
    • Específicos:
      1. Identificar os erros que afetam os resultados numéricos fornecidos por máquinas digitais.
      2. Resolver equações por métodos numéricos iterativos.
      3. Conhecer as propriedades básicas dos polinômios e determinar as raízes das equações polinomiais.
      4. Resolver sistemas de equações lineares por métodos diretos e iterativos.
      5. Resolver sistemas não lineares por métodos iterativos.
      6. Conhecer e usar o método dos mínimos quadrados para o ajuste polinomial e não polinomial.
      7. Conhecer e utilizar a técnica de interpolação polinomial para a aproximação de funções.
      8. Efetuar integração por meio de métodos numéricos.
      9. Resolver equações e sistemas de equações diferenciais ordinárias através de métodos numéricos.
      10. Elaborar algoritmos correspondentes a todos os métodos numéricos abordados e implementá-los em computador.
  7. Conteúdo Programático:
    • PARTE 1: Introdução [8 horas-aula]
      • Geração de sistemas de numeração.
      • Conversões entre sistemas.
      • Representação em ponto flutuante.
      • Tipos, causas e consequências de erros.
    • PARTE 2: Equações Algébricas e Transcendentes [10 horas-aula]
      • Localização de raízes de f(x)=0.
      • Métodos de partição: Bissecção e Falsa-Posição.
      • Métodos iterativos: Newton e Secante.
      • Resolução de Equações Polinomiais.
      • Propriedades de polinômios: Existência, Localização e Multiplicidade de raízes.
      • Métodos de Birge-Vieta e Müller.
    • PARTE 3: Sistemas Lineares [10 horas-aula]
      • Resolução de Sistemas Lineares (Aspectos Computacionais).
      • Métodos Diretos: Eliminação Gaussiana e Decomposição LU.
      • Métodos iterativos: Gauss-Seidel, Sobre e Sub-relaxação.
    • PARTE 4: Sistemas Não Lineares [10 horas-aula]
      • Resolução de sistemas não lineares: Método de Newton e Quasi-Newton.
    • PARTE 5: Ajustamento de Curvas [8 horas-aula]
      • Ajuste de curvas pelo método dos Mínimos Quadrados (funções polinomiais e não polinomiais).
    • PARTE 6: Interpolação Polinomial [8 horas-aula]
      • Existência e unicidade do polinômio interpolador.
      • Interpolação pelos métodos de Lagrange, Newton e Spline Cúbica.
    • PARTE 7: Integração Numérica [8 horas-aula]
      • Integração numérica. Métodos de Newton-Côtes e Gauss-Legendre.
    • PARTE 8: Equações Diferenciais [10 horas-aula]
      • Resolução numérica de equações e sistemas de equações diferenciais ordinárias. Métodos baseados em série de Taylor: Euler e Runge-Kutta.
  8. Metodologia:
    A metodologia de ensino consiste na apresentação oral dos tópicos que constam do plano de ensino da disciplina. Tais apresentações serão realizadas pelo professor, prevendo-se a exposição de aspectos teóricos e a realização de exemplos de práticos, sempre com estímulo à participação dos alunos e utilização de recursos didáticos e computacionais. Além disso, estimula-se a construção de algoritmos e a implementação computacional dos métodos numéricos estudados. Para fixação dos conceitos, o professor propõe um conjunto de exercícios a serem resolvidos pelos alunos em horários extra-classe. Como instrumento adicional, haverá um horário semanal de atendimento extra-classe, mediante agendamento prévio pelo Moodle. Aos alunos que queiram aprofundar-se em tópicos avançados, sugere-se a leitura dos textos da bibliografia complementar.
    A metodologia adotada pressupõe que os alunos de um curso diurno não se limitam a comparecer às aulas, mas utilizam um número de horas, no mínimo igual ao número de horas-aula, para as atividades extra-classe associadas a esta disciplina (leitura, resolução de exercícios e prática de construção de algoritmos e a implementação computacional dos métodos numéricos estudados). Pressupõe-se que os alunos tenham estudado todos os tópicos vistos em sala-de-aula usando a bibliografia básica e tenham resolvido, como atividade extra-classe, todos os exercícios propostos pelo professor e implementado computacionalmente os métodos numéricos estudados.
  9. Avaliação:
    Os objetivos específicos da disciplina serão avaliados através de 3 provas escritas: P1, P2 e P3. Para a realização das provas não será permitida a consulta a materiais ou a utilização de quaisquer dispositivos eletrônicos que permitam comunicação ou armazenamento de algoritmos e fórmulas, incluindo telefones celulares e calculadoras avançadas como HP.
    A nota final (NF) da disciplina é obtida como função da média final (MF) e da frequência do aluno, conforme especificado a seguir.
    A média final (MF) é obtida a partir da média aritmética simples arredondada das notas das 3 provas, ou seja, MF=round( (P1+P2+P3)/3 ), sendo que as notas não podem ser fracionadas aquém ou além de 0,5 (Art. 71, §1º da resolução17/CUn/97). O aluno que, por motivo de força maior e plenamente justificado, deixar de realizar avaliações previstas no plano de ensino, deverá formalizar pedido de avaliação à Chefia do INE, dentro do prazo de 3 (três) dias úteis, recebendo provisoriamente a menção I (Art. 74 - resol. 17/CUn/97). Se o pedido for deferido pelo INE, o aluno está automaticamente convocado a realizar a Prova Substitutiva (PS), que engloba todo o conteúdo da disciplina e que substitui a nota da avaliação não realizada. Em caso contrário, será atribuída nota 0 (zero) à avaliação não realizada (Art. 70, § 4º). O aluno convocado e que faltar também à PS recairá no caso do § 4º do Art. 70.
    Será considerado com Frequência Suficiente (FS) o aluno que comparecer, no mínimo, a 75% das aulas, e será considerado com Frequência Insuficiente (FI) em caso contrário (Art. 69, § 2º). Tanto o aproveitamento nos estudos quanto a frequência deverão ser atingidos conjuntamente para que o aluno seja aprovado (Art. 69). Assim, será considerado aprovado o aluno que obtiver MF >= 6 "E" FS. Nesse caso, NF = MF.
    O aluno com 3,0 <= MF <=5,5 "E" FS terá direito a uma nova avalização (REC) no final do semestre (Art. 70, § 2º). Nesse caso, NF = round( ((P1+P2+P3)/3 + REC)/2 ) (Art. 71, § 3º).
    Por fim, o aluno com FI, independente da MF, terá NF = 0,0.

    Conforme parágrafo 2º do artigo 70 da Resolução 17/CUn/97, o aluno com frequência suficiente (FS) e média final no período (MF) entre 3,0 e 5,5 terá direito a uma nova avaliação ao final do semestre (REC), sendo a nota final (NF) calculada conforme parágrafo 3º do artigo 71 desta resolução, ou seja: NF = (MF + REC) / 2.

  10. Cronograma:
    A prova escrita 1 será elaborada baseando-se no conteúdo estudado nos tópicos I e II e será realizada logo após o estudo destes tópicos. A prova escrita 2 será elaborada baseando-se no conteúdo estudado nos tópicos III, IV e V e será realizada logo após o estudo destes tópicos. A prova 3 será elaborada baseando-se no conteúdo estudado nos tópicos VI, VII e VIII e será realizada logo após o estudo destes tópicos. As datas das avaliações serão definidas no início do semestre pelo professor em concordância com os alunos. A prova substitutiva (se necessária)será realizada no final do semestre e englobará todo o conteúdo estudado no semestre.
  11. Bibliografia Básica:
    • RUGGIERO, M. e LOPES, V., Cálculo Numérico: Aspectos Teóricos e Computacionais. McGraw-Hill, 1996. (Há 51 exemplares)
    • CLÁUDIO, D. M. e MARINS, J. M., Cálculo Numérico Computacional - Teoria e Prática. São Paulo : Atlas, 1989. (Há 53 exemplares)
    • CHENEY, W. and KINCAID, D., Numerical Mathematics and Computing, Brooks/Cole Publishing Company, 1994. (Há 5 exemplares)
    • FAIRES, J.D. and BURDEN, R. L., Numerical Methods, PWS Publishing Company, 1993. (Há 2 exemplares)
    • GERALD, C.F. and WHEATLEY, P.O., Applied Numerical Analysis, 5th ed. New York:Addison Wesley, 1994. (Há 2 exemplares)
    • RALSTON, A., A First Course in Numerical Analisys, McGraw-Hill,1987. (Há 2 exemplares)
    • CONTE, S. D., Elementos de Análise Numérica. São Paulo : Globo:1977. (Há 7 exemplares)
    • McCRACKEN, D. e DORN, W., Cálculo Numérico com Estudos de Casos em FORTRAN IV. Rio de janeiro : Campus, 1978. (Há 8 exemplares)
    • PRESS, W.H., et al., Numerical Recipes in C - The Art of Scientific Computing, Cambridge Press, 2nd ed., 1992. (Há 1 exemplar)
    • RISO, B. et al. Algoritmos Numéricos: seqüenciais e paralelos, Florianópolis: Editora da UFSC, 1996. (Há 10 exemplares)
    • BARROSO, L. C. et al., Cálculo Numérico (Com Aplicações).2ª.ed. São Paulo : Harbra, 1987. (Há 86 exemplares)
  12. Bibliografia Complementar:
    • CHAPRA, S. and CANALE, R., Numerical methods for Engineers: with personal computer applications. McGraw-Hill, 1985.
    • SAGASTUME BERRA, Alberto E; FERNANDEZ, German. Algebra y calculo numerico. Buenos Aires: Kapelusz, 1960.
    • MILNE, William Edmund. Cálculo numérico : aproximações, interpolação, diferenças finitas, integração numerica e ajustamento de curvas. 2. ed. São Paulo: Poligono, 1968.
    • SADOSKY, Manuel. Calculo numerico y grafico. 5. ed. Buenos Aires: Libreria del Colegio, c1965.
    • SANTOS, Vitoriano Ruas de Barros. Curso de cálculo numérico. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico, 1982.
    • PEREIRA, Tarcísio Praciano. Cálculo numérico computacional: introdução à computação em Pascal. Sobral: UVA, 1999.
    • DEMIDOVICH, B. P. (Boris Pavlovich); MARON, I. A. (Isaak Abramovich). Elements de calcul numerique. Moscou: Mir, 1973.
    • MASSARANI, Giulio. Introdução ao cálculo numérico. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico, 1967.
    • BARROS, Ivan de Queiroz. Introdução ao cálculo numérico. São Paulo: E. Blucher: Ed. da USP, 1972.
    • CHAITIN-CHATELIN, Françoise; FRAYSSÉ, Valérie. Lectures on finite precision computations. Philadelphia: SIAM, 1996.
    • HANSELMAN, Duane C; LITTLEFIELD, Bruce. MATLAB : versão do estudante : guia do usuário. São Paulo: Makron Books, 1997.
    • HUMES, Ana Flora P. de Castro. Noções de cálculo numérico. São Paulo: McGraw-Hill, 1984.