Enunciado

Use o método de Newton para aproximar a raiz indicada da equação com precisão de seis casas decimais.

A raiz positiva de 2 cos ⁡ x = x 4

Passo 1

E aí, galerinha!

Nesse problema foi dada a equação

2 cos ⁡ x = x 4

E nosso objetivo é encontrar uma raiz positiva usando o método de Newton.

Lembra como fazemos isso?

Vamos lá aplicar o método de Newton, para isso vamos usar sua fórmula:

x n + 1 = x n - f x n f ' x n

Onde temos que, passando tudo para um lado da igualdade...

f x = 2 cos ⁡ x - x 4

Ou seja, vamos constuir a formulinha do método a partir de f , f ' e um chute inicial x 1 . Então repetimos os cálculos, até obter duas raizes x iguais.

Bora começar!

Passo 2

Vamos começar calculando f ' para montar nossa formulinha.

Pela regra da potencia e pelo teorema fundamental do calculo, temos

f ' x = - 2 sin ⁡ x - 4 x 3

Aplicando à formulinha de Newton...

x n + 1 = x n - f x n f ' x n

x n + 1 = x n - 2 cos ⁡ x n - x n 4 - 2 sen ⁡ x n - 4 x n 3

E para um cute inicial, podemos usar x 1 = 1 , pois cos ⁡ 1 é próximo de 1 / 2 e podemos imagina que próximo a esse valor temos uma raiz de f x .

Bora lá!

Passo 3

Substituindo x 1 = 1 para obter x 2 , temos

x 1 + 1 = x 2 = x 1 - 2 cos ⁡ x 1 - x 1 4 - 2 sen ⁡ x 1 - 4 x 1 3 = 1 - 2 cos ⁡ 1 - 1 4 - 2 sen ⁡ 1 - 4.1 3

x 2 ≈ 1,014184

Como queremos uma precisão de seis casas decimais, vamos continuar usando o método de Newton até o valor de x n deixar de variar, vamos lá:

x 2 + 1 = x 3 = x 2 - 2 cos ⁡ x 2 - x 2 4 - 2 sen ⁡ x 2 - 4 x 2 3 = 1,014184 - 2 cos ⁡ 1,014184 - 1,014184 4 - 2 sen ⁡ 1,014184 - 4.1,014184 3

x 3 ≈ 1,013958

Mais uma vez, agora com x 4 :

x 3 + 1 = x 4 = x 3 - 2 cos ⁡ x 3 - x 3 4 - 2 sen ⁡ x 3 - 4 x 3 3 = 1,013958 - 2 cos ⁡ 1,013958 - 1,013958 4 - 2 sen ⁡ 1,013958 - 4.1,013958 3

x 4 ≈ 1,013958

Pronto, o valor não varia mais, então a raiz é 1,013958 .

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Resposta

A raiz é 1,013958 .

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Encontre a diferencial da função.y = sqrt(1 + t^2)
Encontre a diferencial da função.y = x^4 + 5 x
Encontre a diferencial d y Calcule d y para os valores dados de x e d x y = e x 4 ,x = 0 ,d x = 0,1