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Nível
Graduação
Nome da disciplina
Análise Numérica II
Número de Créditos
4
Oferecimento
A Critério da Unidade
Pré-requisito
MA502 + MS512
Equivalência
MS511
Ementa

Equações diferenciais parciais (EDPs). Idéias fundamentais de aproximações por diferenças finitas, EDPs com o problema de Cauchy e/ou diferentes tipos de com condição de contorno: mista/Robin, Dirichlet e Neumann. Considerações teóricas: consistência, estabilidade, convergência e o Teorema de equivalência de Lax-Richtmyer. Análise de estabilidade via transformada de Fourier e teorema Gerschgorin. Equações parabólicas bidimensionais: convergência, estabilidade, métodos ADI. Equações elípticas bidimensionais. Condições de Dirichlet e de Neumann. Equações hiperbólicas unidimensionais: condição de Courant-Friedrichs-Lewy, Esquemas explícitos (Lax-Friedrichs, Upwind, centrado e Lax-Wendroff) e discussão de métodos implícitos e da relação numérica de Dispersão e Dissipação. O problema de Cauchy para lei de conservação em uma dimensão espacial: caso escalar, dificuldades numéricas no cálculo de soluções descontínuas. Equações diferenciais ordinárias (EDOs). Métodos de um passo (Runge-Kutta). Métodos de múltiplos passos, implícitos e explícitos. Controle de passo: Runge-Kutta-Felberg. Estabilidade dos métodos. Problemas de EDOs stiff. Revisão da teoria disponível.

Objetivo

Uma análise dos conceitos teóricos de álgebra Linear, Análise Matemática e Equações Diferenciais fornecendo um embasamento  para os métodos numéricos que serão desenvolvidos na disciplina. Todos os tópicos deverão ser acompanhados de exercícios e projetos computacionais que utilizarão um software matemático, em particular o MATLAB.<br>

Conteúdo / Programa

Objetivo: Equações diferenciais parciais (EDPs). Idéias fundamentais de aproximações por diferenças finitas, EDPs com o problema de Cauchy e/ou diferentes tipos de com condição de contorno: mista/Robin, Dirichlet e Neumann. Considerações teóricas: consistência, estabilidade, convergência e o Teorema de equivalência de Lax-Richtmyer. Análise de estabilidade via transformada de Fourier e teorema Gerschgorin. Equações parabólicas bidimensionais: convergência, estabilidade, métodos ADI. Equações elípticas bidimensionais. Condições de Dirichlet e de Neumann. Equações hiperbólicas unidimensionais: condição de Courant-Friedrichs-Lewy, Esquemas explícitos (Lax-Friedrichs, Upwind, centrado e Lax-Wendroff) e discussão de métodos implícitos e da relação numérica de Dispersão e Dissipação. O problema de Cauchy para lei de conservação em uma dimensão espacial: caso escalar, dificuldades numéricas no cálculo de soluções descontínuas. Equações diferenciais ordinárias (EDOs). Métodos de um passo (Runge-Kutta). Métodos de múltiplos passos, implícitos e explícitos. Controle de passo: Runge-Kutta-Felberg. Estabilidade dos métodos. Problemas de EDOs stiff. Revisão da teoria disponível.

Referência Bibliográfica

[1] Randall J. LeVeque. Finite Difference Methods for Ordinary and Partial Differential Equations: Steady-State and Time-Dependent Problems. Society for Industrial and Applied Mathematics, 2007.<br>[2] James William Thomas. Numerical Partial Differential Equations: Finite Difference Methods. Texts in Applied Mathematics: 22. Springer, 1995.<br>[3] James William Thomas. Numerical Partial Differential Equations: Conservation Laws and Elliptic Equations. Texts in Applied Mathematics: 33. Springer, 1999.<br>[4] K. W. Morton e D. F. Mayers. Numerical Solution of Partial Differential Equations: An Introduction. Cambridge University Press, 2a ed., 2005.

Forma de Avaliação

Por nota e frequência