🎯 Método do Shooting Não Linear

Prof. Doherty Andrade - www.metodosnumericos.com.br

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🔧 Parâmetros do Problema

✏️ Edite f(x,y,y')

Use: x, y, yp yp representa a derivada \( y' \), ou seja, \( \frac{dy}{dx} \).

fy = ∂f/∂y

fyp = ∂f/∂y'

Dica de Sintaxe: Use: +, -, *, /, **, Math.sin, Math.exp, pi, e, 1/3, 1e-6.
i x W1 W2 ℹ️ W1 = valor aproximado de \( y(x) \) (a solução).
W2 = valor aproximado de \( y'(x) \) (a derivada).

O método resolve o sistema:
\( w_1' = w_2 \)
\( w_2' = f(x, w_1, w_2) \)
Aguardando execução...

📘 Teoria: Método do Shooting Não Linear

O método do shooting para problemas de contorno de segunda ordem não linear \[ \text{PVF (1)} \begin{cases} y^{\prime\prime}= f(x,y,y^\prime), & a\leq x \leq b \\ y(a)=\alpha, & \\ y(b)=\beta. \end{cases} \]

é semelhante ao método do shooting linear, exceto que a solução para problemas não lineares não pode ser expressa como uma combinação linear de soluções de dois problemas de valor inicial. Em vez disso, aproximamos a solução para o problema de contorno pela utilização de soluções de uma sequência de problemas de valor inicial envolvendo um parâmetro \( t \).

Esses problemas têm a forma \[ \text{PVI (2)} \begin{cases} y^{\prime\prime}= f(x,y,y^\prime), & a\leq x \leq b \\ y(a)=\alpha, & \\ y^\prime(a)=t. \end{cases} \]

Fazemos isso pela escolha dos parâmetros \( t = t_k \) de modo a assegurar que \[ \lim_{k \to \infty} y(b,t_k) = \beta, \] em que \( y(x,t_k) \) denota a solução do PVI (2) com \( t = t_k \).

📘 Método de Newton-Raphson

Para acelerar a convergência, usamos o método de Newton-Raphson:

\[ t_k = t_{k-1} - \frac{y(b,t_{k-1}) - \beta}{z(b,t_{k-1})}, \] onde \( z(x,t) = \frac{\partial y}{\partial t}(x,t) \) satisfaz o PVI linearizado:

\[ \text{PVI (3)} \begin{cases} z^{\prime\prime} = \frac{\partial f}{\partial y} z + \frac{\partial f}{\partial y^\prime} z^\prime, & a \leq x \leq b \\ z(a) = 0, & \\ z^\prime(a) = 1. \end{cases} \]

📚 Exemplos Prontos

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