Estime o erro envolvido quando se usa a aproximação raiz(1 + x) aproximadamente 1 + x / 2 em |x| < 0.1.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente estimar o erro que aparece quando usamos a aproximação para valores de . Isso envolve conceitos de cálculo, especificamente séries de Taylor, que ajuda a aproximar funções e entender o quão boa é a aproximação que fizemos.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar a função que estamos aproximando. Aqui, a função é . A ideia é aproximar essa função por uma expressão mais simples, , e verificar o quão distante essa aproximação está da função real quando .

Passo 3

Para entender o erro da aproximação, usamos a fórmula do erro de Taylor. Quando aproximamos uma função por um polinômio, o erro é dado pelo termo que não incluímos na aproximação. No caso, estamos usando o polinômio de primeiro grau, então o erro é .

Passo 4

Vamos calcular esse erro:
Queremos estimar o valor absoluto desse erro, ou seja, , para garantir que ele seja pequeno quando .

Passo 5

Para estimar , usamos o teorema do resto de Taylor. Para a aproximação de primeiro grau, o erro é limitado pelo segundo termo da expansão de Taylor. A fórmula geral para o erro é:
onde é um valor máximo para a segunda derivada da função no intervalo considerado.

Passo 6

Vamos calcular a segunda derivada de . A primeira derivada é:
E a segunda derivada é:
Para , o denominador varia entre e , então está entre aproximadamente e . Portanto, o valor absoluto de atinge seu máximo quando é o mais negativo, ou seja, :
Então, .

Passo 7

Agora, aplicamos a fórmula do erro com e :
Isso significa que o erro absoluto é, no máximo, aproximadamente .

Resposta

O erro envolvido na aproximação para é, no máximo, cerca de .

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<html><head></head><body><div>Estime o erro envolvido ao se usar para aproximar um polinômio de Taylor de grau <span class="math-inline ">
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.566ex;” xmlns=“
http://www.w3.org/2000/svg” width=“7.632ex” height=“2.262ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -750 3373.2 1000”><title>4, P4(x)</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mn”><path data-c=“34” d=“M462 0Q444 3 333 3Q217 3 199 0H190V46H221Q241 46 248 46T265 48T279 53T286 61Q287 63 287 115V165H28V211L179 442Q332 674 334 675Q336 677 355 677H373L379 671V211H471V165H379V114Q379 73 379 66T385 54Q393 47 442 46H471V0H462ZM293 211V545L74 212L183 211H293Z”></path></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(500,0)”><path data-c=“2C” d=“M78 35T78 60T94 103T137 121Q165 121 187 96T210 8Q210 -27 201 -60T180 -117T154 -158T130 -185T117 -194Q113 -194 104 -185T95 -172Q95 -168 106 -156T131 -126T157 -76T173 -3V9L172 8Q170 7 167 6T161 3T152 1T140 0Q113 0 96 17Z”></path></g><g data-mml-node=“msub” transform=“translate(944.7,0)”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D443” d=“M287 628Q287 635 230 637Q206 637 199 638T192 648Q192 649 194 659Q200 679 203 681T397 683Q587 682 600 680Q664 669 707 631T751 530Q751 453 685 389Q616 321 507 303Q500 302 402 301H307L277 182Q247 66 247 59Q247 55 248 54T255 50T272 48T305 46H336Q342 37 342 35Q342 19 335 5Q330 0 319 0Q316 0 282 1T182 2Q120 2 87 2T51 1Q33 1 33 11Q33 13 36 25Q40 41 44 43T67 46Q94 46 127 49Q141 52 146 61Q149 65 218 339T287 628ZM645 554Q645 567 643 575T634 597T609 619T560 635Q553 636 480 637Q463 637 445 637T416 636T404 636Q391 635 386 627Q384 621 367 550T332 412T314 344Q314 342 395 342H407H430Q542 342 590 392Q617 419 631 471T645 554Z”></path></g><g data-mml-node=“TeXAtom” transform=“translate(675,-150) scale(0.707)” data-mjx-texclass=“ORD”><g data-mml-node=“mn”><path data-c=“34” d=“M462 0Q444 3 333 3Q217 3 199 0H190V46H221Q241 46 248 46T265 48T279 53T286 61Q287 63 287 115V165H28V211L179 442Q332 674 334 675Q336 677 355 677H373L379 671V211H471V165H379V114Q379 73 379 66T385 54Q393 47 442 46H471V0H462ZM293 211V545L74 212L183 211H293Z”></path></g></g></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(2023.2,0)”><path data-c=“28” d=“M94 250Q94 319 104 381T127 488T164 576T202 643T244 695T277 729T302 750H315H319Q333 750 333 741Q333 738 316 720T275 667T226 581T184 443T167 250T184 58T225 -81T274 -167T316 -220T333 -241Q333 -250 318 -250H315H302L274 -226Q180 -141 137 -14T94 250Z”></path></g><g data-mml-node=“mi” transform=“translate(2412.2,0)”><path data-c=“1D465” d=“M52 289Q59 331 106 386T222 442Q257 442 286 424T329 379Q371 442 430 442Q467 442 494 420T522 361Q522 332 508 314T481 292T458 288Q439 288 427 299T415 328Q415 374 465 391Q454 404 425 404Q412 404 406 402Q368 386 350 336Q290 115 290 78Q290 50 306 38T341 26Q378 26 414 59T463 140Q466 150 469 151T485 153H489Q504 153 504 145Q504 144 502 134Q486 77 440 33T333 -11Q263 -11 227 52Q186 -10 133 -10H127Q78 -10 57 16T35 71Q35 103 54 123T99 143Q142 143 142 101Q142 81 130 66T107 46T94 41L91 40Q91 39 97 36T113 29T132 26Q168 26 194 71Q203 87 217 139T245 247T261 313Q266 340 266 352Q266 380 251 392T217 404Q177 404 142 372T93 290Q91 281 88 280T72 278H58Q52 284 52 289Z”></path></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(2984.2,0)”><path data-c=“29” d=“M60 749L64 750Q69 750 74 750H86L114 726Q208 641 251 514T294 250Q294 182 284 119T261 12T224 -76T186 -143T145 -194T113 -227T90 -246Q87 -249 86 -250H74Q66 -250 63 -250T58 -247T55 -238Q56 -237 66 -225Q221 -64 221 250T66 725Q56 737 55 738Q55 746 60 749Z”></path></g></g></g></svg></mjx-container></span>, com centro em <span class="math-inline ">
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<html><head></head><body><div>Encontre os polinômios de Taylor de ordem 3 com centro <span class="math-inline ">
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</body></html>
<html><head></head><body><div>Encontre uma série de poténcias para cos <span class="math-inline ">
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.025ex;” xmlns=“
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</body></html>
<html><head></head><body><div>Supondo que f(x)=\frac{a_{0}}{2}+\sum_{n=1}^{\infty}\left(a_{n} \cos \frac{n \pi x}{L}+b_{n} \sin \frac{n \pi x}{L}\right), mostre a Identidade de Parseval para Séries de Fourier a seguir:</div>
<div><span class="math-block ">
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG” display=“true”><svg style=“vertical-align: -2.819ex;” xmlns=“
http://www.w3.org/2000/svg” width=“37.616ex” height=“6.373ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -1571 16626.1 2816.9”><title>y = sen(x^2)</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mfrac”><g data-mml-node=“mn” transform=“translate(310.5,676)”><path data-c=“31” d=“M213 578L200 573Q186 568 160 563T102 556H83V602H102Q149 604 189 617T245 641T273 663Q275 666 285 666Q294 666 302 660V361L303 61Q310 54 315 52T339 48T401 46H427V0H416Q395 3 257 3Q121 3 100 0H88V46H114Q136 46 152 46T177 47T193 50T201 52T207 57T213 61V578Z”></path></g><g data-mml-node=“mi” transform=“translate(220,-686)”><path data-c=“1D43F” d=“M228 637Q194 637 192 641Q191 643 191 649Q191 673 202 682Q204 683 217 683Q271 680 344 680Q485 680 506 683H518Q524 677 524 674T522 656Q517 641 513 637H475Q406 636 394 628Q387 624 380 600T313 336Q297 271 279 198T252 88L243 52Q243 48 252 48T311 46H328Q360 46 379 47T428 54T478 72T522 106T564 161Q580 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