MS712

Nível: 
Graduação
Nome da disciplina: 
Análise Numérica III
Número de Créditos: 
4
Oferecimento: 
A Critério da Unidade
Pré-requisito: 
MA502 + MS512
Ementa: 
Resultados da teoria de aproximação: interpolação polinomial, interpolação polinomial por partes, melhor aproximação em espaços pré-Hilbert e quadraturas. Análise de erro. Princípios variacionais, minimização de funcionais de energia, o método de Ritz-Galerkin, formas lineares e formas bilineares, formulação variacional abstrata, espaços de Sobolev, V-elipticidade, produto interno energia, norma energia e  normas equivalentes. Teorema de representação de Riesz, Teorema de Lax-Milgram, Lema de Cea. Interpretação geométrica da solução de Ritz-Galerkin, estabilidade e estimativa de erro na norma energia. Construção de espaços de elementos finitos clássicos. Formulação variacional de problemas de valores de contorno, com condições de Dirichlet, Neumann e Robin. Conceito de condição de contorno natural e de condição de contorno essencial. Mapeamento afim de um elemento de referência, o mapeamento do local ao global, montagem do sistema linear proveniente do método de Ritz-Galerkin, uma implementação eficiente de métodos de elementos finitos, aplicações em elasticidade linear e em modelos estacionários (difusão-reação e problemas elípticos), abrangendo ainda problemas parabólicos de advecção-difusão-reação.
Conteúdo / Programa: 
Objetivo: Resultados da teoria de aproximação: interpolação polinomial, interpolação polinomial por partes, melhor aproximação em espaços pré-Hilbert e quadraturas. Análise de erro. Princípios variacionais, minimização de funcionais de energia, o método de Ritz-Galerkin, formas lineares e formas bilineares, formulação variacional abstrata, espaços de Sobolev, V-elipticidade, produto interno energia, norma energia e  normas equivalentes. Teorema de representação de Riesz, Teorema de Lax-Milgram, Lema de Cea. Interpretação geométrica da solução de Ritz-Galerkin, estabilidade e estimativa de erro na norma energia. Construção de espaços de elementos finitos clássicos. Formulação variacional de problemas de valores de contorno, com condições de Dirichlet, Neumann e Robin. Conceito de condição de contorno natural e de condição de contorno essencial. Mapeamento afim de um elemento de referência, o mapeamento do local ao global, montagem do sistema linear proveniente do método de Ritz-Galerkin, uma implementação eficiente de métodos de elementos finitos, aplicações em elasticidade linear e em modelos estacionários (difusão-reação e problemas elípticos), abrangendo ainda problemas parabólicos de advecção-difusão-reação.
Forma de Avaliação: 
Por nota e frequência
Referência Bibliográfica: 
[1] Claes Johnson. Numerical Solution of Partial Differential Equations by the Finite Element Method. Dover, 2009. [2] Eric B. Becker, Graham F Carey, e J. Tinsley Oden. Finite Elements: An Introduction. The Texas Finite Element Series: 1. Prentice-Hall, 1981. [3] B. Dayanand Reddy. Functional Analysis and Boundary-Value Problems: An Introductory Treatment. Pitman Monographs and Surveys in Pure and Applied Mathematics: 30. Longman Scientific Technical, 1986. [4] O. Axelsson e V. A. Barker. Finite Element Solution of Boundary Value Problems: Theory and Computation. Computer Science and Applied Mathematics. Academic Press, 1984. [5] Susanne C. Brenner e L. Ridgway Scott. The Mathematical Theory of Finite Element Methods. Texts in Applied Mathematics: 15. Springer, 3a ed., 2008. [6] Gilbert Strang e George Fix. An Analysis of the Finite Element Method. Cambridge University Press, 2018.