EQA5312 - Análise e Simulação de Processos
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA


Prof. Leonel Teixeira Pinto
Estudo sobre os Métodos de Euler, Euler Expandido e Euler Modificado na resolução de Equações Diferenciais Ordinárias
Euler Simples

O método de Euler Simples é utilizado para resolução de equações diferenciais ordinárias (EDOs), principalmente aquelas na qual a solução analítica é difícil ou até mesmo impossível de serem obtidas.

Este método tem seu princípio na série de Taylor (Equação 1), que para este caso específico, é truncada no segundo termo (Equação 2).

(1)

O valor (x – xo) é igual a (h), que é chamado de passo. Este passo é calculado da seguinte forma:

, onde:

xf é o intervalo final, na qual se deseja obter a solução;

n é um número aleatório que decidirá qual será o tamanho do passo, este tem uma enorme influência na precisão do método e será discutido posteriormente.

(2)

A essência deste método é muito simples, que resume-se a tangenciar a função passo a passo, de modo a poder descrevê-la. O artifício matemático usado para este é a derivada.

Pela equação (2) podemos ver que a única incógnita é f (x,y), pois f(xo, yo) é a condição inicial imposta pelo problema, h é o valor do passo, e f ’(xo, yo) é a EDO dada também pelo problema.

A descrição geométrica do método está esquematizada na figura 1, claro que de forma exagerada para ser possível sua visualização.
 

Figura 1 - Descrição geométrica do método de Euler Simples

Este método acarreta erros, que serão mostrados e discutidos no desenrolar deste trabalho. Estes erros são ocasionados primeiro pelo truncamento da série de Taylor no segundo termo, segundo pelos arredondamentos efetuados nas operações matemáticas realizadas pelo computador e em terceiro pela propagação dos erros, que são cumulativos neste sistema, como pode ser visto pela figura 1.

Em função desses problemas citados acima, originaram dois novos métodos, que surgiram para minimizar esses erros. Eles são chamados de Euler Expandido e Euler Modificado, que serão discutidos a seguir.