Métodos preditor-corretor
Teoria
Introdução
Faaaaaaaaaaaaala aí meu jovem, tudo certinho?
Vamos começar a estudar mais um tópico sobre resolução de EDO. Mas... aqui estamos tratando mais de uma definição em si.
O que podemos pensar quando falamos em previsor-corretor?
Não hahahaha não estamos falando desse tipo de previsão!
Analisando a origem da palavra previsor e corretor, induzimos que um método visa prevenir alguma coisa e outro método visa corrigir. Até aí tudo bem né?
Isso significa que a cada passo será calculado um valor previsto e um valor corrigido, e para calcular o erro incluso teremos que usar diretamente esses dois conceitos e a cada passo calculado nós aumentamos a precisão. Para isso, nós usamos uma técnica denominada explicita (para prever) e uma técnica implícita (para corrigir) e aí chamamos o método de preditor-corretor.
Método Explícito:
Obtemos os métodos dessa classe trabalhando com ou seja o cálculo de tem forma explícita em função dos outros (para calcular uso somente
Método Implícito:
Aqui quando queremos calcular já temos que usar o valor de e a fórmula não é explícita.
Preditor-Corretor:
Os melhores exemplos de métodos implícitos e explícitos são os métodos de Adams. O método implícito de Adams-Moulton e o método explícito de Adams-Bashforth de mesma ordem. O segredo do método preditor-corretor é a combinação entre métodos.
Assim, vemos as coisas por mais ângulos do que estamos habituados. Existem uma série de combinações de métodos possíveis, que levam a gerar um modelo matemático preditor-corretor.
Outro exemplo disso é empregando um método de Euler como implícito e outro como explícito.
Também podemos usar métodos como de Newton ou da secante para fazer uma aproximação... maaaaaaaaaaaaaaaaaas, dificultaria um pouco o nosso processo de cáculo.
Usando o modelo Adams-Moulton-Bashforth podemos gerar um método de três passos com essa aparência:
Onde :
Com o método explícito nós conseguimos fazer a aproximação que chamamos de (de ordem 3) e essa aproximação é usada na equação explícita para obter .
Então... como pode ver, basicamente nós usamos dois métodos já conhecidos para desempenhar papéis diferentes na resolução de um único problema.
É isso!! Bora fazer exercício para fixar esse conteúdo.
Método Explícito:
Método Implícito:
Preditor-Corretor:
Exercícios Resolvidos
Exercício Resolvido #1
Burden, Richard L. Burden | J. Douglas Faires | Annette M. Análise Numérica - Tradução da 10ª edição norte-americana.. [Minha Biblioteca].
Defina as entradas e saídas para implementação de um algoritimo para o método previsor corretor:
Passo 1
Entrada: extremidades ; número inteiro N e condição inicial .
Passo 2
Saída: aproximação para nos valores.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)
Exercício Resolvido #2
Burden, Richard L. Burden | J. Douglas Faires Annette M. Análise Numérica - Tradução da 10ª edição norte-americana .
Discuta a variação da ordem no método previsor-corretor.
Passo 1
Algumas modificações são feitas para variar ordem e o tamanho da etapa no método previsor-corretor.
Essas modificações produzem um tratamento mais suave e eficiente dos problemas. Introduz um método com maior estabilidade.
Resposta
Variações de ordem no método previsor-corretor produzem um tratamento mais suave e eficiente dos problemas. Introduz um método com maior estabilidade.
Exercício Resolvido #3
Comparação entre métodos numéricos: Runge-Kutta de quarta ordem e previsor-corretor (Sterza e Brandi)
Esboce um modelo de método de método preditor corretor usando regra dos trapézios e outra técnica conhecida para resolver uma integral:
Passo 1
Usando a regra dos Trapézios para resolver a integral dada:
Utilizando a regra dos trapézios ficamos com:
Essa equaçap é a da regra dos trapézios e pode ser calculada implicitamente.
Passo 2
- Por meio de um método explícito obtido por diferenças finitas, encontramos a primeira aproximação para ;
- Calcula-se o valor de que representa o ;
- Pelo (2) encontra-se uma aproximação para , usando um método implícito, que é obtido por diferenças finitas atrasadas.
- O processo é repetido até o valor obtido ser menor que o erro.
Passo 3
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)
Exercício Resolvido #4
Burden, Richard L. Burden | J. Douglas Faires Annette M. Análise Numérica - Tradução da 10ª edição norte-americana .
Analise a tabela abaixo e calcule o erro absoluto entre as etapas:
Passo 1
A fórmula do erro absoluto é:
Para :
Passo 2
Para :
Passo 3
Para :