A Soma de Salzer e a inversão numérica da Transformada de Laplace: análise de desempenho para funções oscilatórias, exponenciais e logarítmicas

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X87225

Palavras-chave:

Transformada de Laplace, Funcionais de Gaver, Transformada Inversa de Laplace, Soma de Salzer, Métodos Numéricos

Resumo

Neste artigo apresenta-se um estudo da Soma de Salzer, uma técnica para a inversão numérica da Transformada de Laplace, aplicada na inversão de cinco funções elementares com comportamentos diferentes: duas oscilatórias, duas exponenciais e uma logarítmica. Três das funções estudadas possuem um coeficiente variável a (fator incorporado a fim de investigar a eficiência do método em lidar com funções da mesma classe). O desempenho do algoritmo foi analisado, para cada valor de M (número de termos no somatório) e parâmetro a escolhidos, através do Erro Absoluto Médio, da representação gráfica e dos tempos de execução aproximados. Para o conjunto de cinco funções apresentado (e para cada a), foi determinado o valor ótimo de M. Constatou-se que a não influencia de maneira relevante o tempo de execução, ao contrário do parâmetro M, que interfere diretamente. Também concluiu-se, que para funções oscilatórias, o método apresenta dificuldades de convergência na medida que a frequência aumenta.

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Biografia do Autor

Renan de Almeida Schmidt, Universidade Federal do Rio Grande

Mestrando em Modelagem Computacional pelo Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC) da Universidade Federal do Rio Grande (FURG). Graduado em Matemática Aplicada, pela mesma universidade, em 2019. Tem interesse na área de Matemática Pura, Equações Diferenciais e Métodos Numéricos.

Murilo da Cunha Paz, Universidade Federal do Rio Grande

Mestrando em Modelagem Computacional pelo Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC) da Universidade Federal do Rio Grande (FURG). Graduado em Matemática licenciatura, pela mesma universidade, em 2022.  Tem interesse nas áreas de Matemática pura, Educação Matemática e Estatística, com ênfase em suas aplicações práticas.

Bárbara Denicol do Amaral Rodriguez, Universidade Federal do Rio Grande

Possui Bacharelado em Matemática Aplicada e Computacional (2000), Mestrado em Matemática Aplicada e Computacional (2003) e Doutorado em Engenharia Mecânica (2007), todos pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS. Atualmente é professora Associada II – DE e docente permanente do Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional e do Mestrado Profissional em Matemática em Rede Nacional na Universidade Federal do Rio Grande – FURG. Atua nas áreas de Matemática Aplicada, Engenharia e Ensino de Matemática: no desenvolvimento de métodos analíticos para resolução de problemas de transporte de partículas, técnicas e resolução de problemas a partir da transformada de Laplace e no estudo de metodologias alternativas de ensino e aprendizagem no Ensino Superior.

João Francisco Prolo Filho, Universidade Federal do Rio Grande

Bacharel em Matemática Aplicada e Computacional pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS (2004), com mestrado (2007) e doutorado (2012) em Matemática Aplicada pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS. Atualmente é Professor Associado 2 - DE na Universidade Federal do Rio Grande, professor colaborador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica (PPGEO-FURG) e tem co-orientado trabalhos no Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC-FURG) e Programa de Pós-Graduação em Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF/FURG). Atua nas áreas de Matemática Aplicada e Engenharia: i) no desenvolvimento de métodos analíticos e espectrais associados à Equação de Boltzmann e suas aplicações em transporte de nêutrons, transferência radiativa e dinâmica de gases rarefeitos; ii) estudo de fenômenos difusivos através da Transformada de Laplace e abordagens numéricas de inversão, iii) estudo teórico e experimental de geradores alternativos de energia.

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Publicado

2024-11-07

Como Citar

Schmidt, R. de A., Paz, M. da C., Rodriguez, B. D. do A., & Prolo Filho, J. F. (2024). A Soma de Salzer e a inversão numérica da Transformada de Laplace: análise de desempenho para funções oscilatórias, exponenciais e logarítmicas. Ciência E Natura, 46(esp. 1), e87225. https://doi.org/10.5902/2179460X87225

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