Uma ferramenta para determinação de zeros polinomiais

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

Este trabalho define um ambiente que auxilia o usuário a determinar as raízes complexas de um polinômio, dados apenas seus coeficientes complexos. Para tanto é definida uma interface que habilita a comunicação e a apresentação de resultados de forma mais expressiva do que as habitualmente usadas, permitindo que o usuário perceba mais rapidamente as informações que a ferramenta lhe apresenta. Para capacitar o usuário a determinar as soluções o sistema faz uso de uma abordagem baseada em imagens, obtidas a partir da interpretação do polinômio sendo estudado como se fosse uma superfície originada por uma função de dual variáveis. Através do uso de imagens o usuário pode orientar o sistema para determinar as soluções de seu interesse particular, e pode adicionalmente perceber de forma muito clara detalhes do polinômio que não são apresentados por outras ferramentas. São definidas operações que facilitam a manipulação das imagens obtidas, podendo-se efetuar uma serie de computações que eventualmente dispensam os métodos de determinação numérica de raízes, obtendo-se de uma forma alternativa possíveis aproximações para as soluções. Esta abordagem apoiada em imagens é muito útil na determinação de raízes em regiões onde a avaliação do polinômio se mostra instável ou sujeita a erros grosseiros, como por exemplo raízes múltiplas. Quando são geradas imagens pode ser percebida claramente a presença de erros de avaliação, permitindo que o usuário tome a atitude que julgar adequada. Outros sistemas não permitem que tais instabilidades sejam notadas, fornecendo respostas que podem lido ter qualquer nexo com a realidade. Para uso na ferramenta que implementa a solução proposta, existe uma serie de comandos definidos que capacitam o usuário a fazer quaisquer operações de seu interesse. Estes comandos foram já testados no período da implementação do sistema e permitem que sejam feitas operações sobre o polinômio, as imagens geradas e as raízes determinadas. Em todo o projeto do sistema existe a preocupação de tornar claro o que está acontecendo a cada momento com o polinômio ou com os dados dele obtidos, para que o usuário não se canse em demasia, seja interpretando dados do sistema ou procurando decidir o que fazer em seguida. Assim, o use da ferramenta d bastante natural, e tenta atingir a intuição daqueles que a irão usar. Exemplos são apresentados, bem como descrições dos comandos utilizados na interface. De especial interesse são os algoritmos usados na construção das imagens, pois estes permitem uma grande economia nas avaliações do polinômio quando da geração das cenas, reduzindo sobremaneira o tempo de espera do usuário. Quanto as imagens, são fornecidos três tipos de representações: imagens coloridas em duas dimensões, curvas de nível e curvas de sinal. O uso de três dimensões nas imagens foi descartado, e as razões para tanto estão descritas no texto. Todos os tipos de imagens permitem que se determine e identifique com facilidade as soluções desejadas, e são construídas a partir de uma transformação sobre o polinômio original. Esta transformação é explicada em detalhe no transcorrer do texto.

ASSUNTO(S)

computational mathematics análise numérica zero finding determinacao : zeros

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