Aproxime a função no intervalo por um polinômio de grau 2 pelo método dos mínimos quadrados.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente aproximar a função no intervalo usando um polinômio de grau 2 pelo método dos mínimos quadrados. Isso envolve matemática de aproximação de funções e um pouco de cálculo integral para minimizar o erro entre a função original e o polinômio.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um polinômio de grau 2. Ele tem a forma geral:
Nosso objetivo é encontrar os coeficientes , e que fazem com que esse polinômio se aproxime o máximo possível da função no intervalo .

Passo 3

O método dos mínimos quadrados busca minimizar a diferença entre e ao quadrado, integrada no intervalo. Então, queremos minimizar:
Para isso, expandimos o quadrado e igualamos as derivadas em relação a , e a zero, resultando em um sistema de equações.

Passo 4

Vamos calcular as integrais necessárias:
  1. Integrando por partes: ,
    ,
    Então:
  2. Novamente, integração por partes:
    ,
    ,
    Então: Já sabemos que , então:

Passo 5

Agora, montamos o sistema de equações com base nas integrais e nas potências de :
Resolvendo esse sistema de equações, encontramos os valores de , e .

Resposta

Após resolver o sistema, obtemos o polinômio de grau 2 que aproxima no intervalo pelo método dos mínimos quadrados:
Com os coeficientes específicos calculados a partir das integrais e das equações acima. (Os valores exatos dos coeficientes dependem dos cálculos finais do sistema de equações.)

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A tabela abaixo fornece o número de bactérias, por unidade de volume, existentes em uma cultura após horas
Horas 0 1 2 3 4 5 6
Bactérias 5 10 17 26 40 62 96
Quantas horas são necessárias para o número de bactérias ultrapassar os 300 ?
Aproxime a função no intervalo pelo método dos mínimos quadrados por um
polinômio de grau 1 ;
Calcule as integrais, utilizando o método da substituição.
Calcule as integrais definidas.