Problemas inversos em processos difusivos com retenção

Um Estudo para a solução numérica do modelo de difusão com retenção, proposta por Bevilacqua et al. (2011), é apresentado, bem como uma formulação implícita para o problema inverso para a estimativa dos parâmetros envolvidos na formulação matemática do modelo. Através de um estudo minucioso da análise de sensibilidade e do cálculo do coeficiente de correlação de Pearson, são identificadas as chances de se obter sucesso na solução do problema inverso através do método determinístico de Levenberg-Marquardt e dos métodos estocásticos Algoritmo de Colisão de Partículas (Particle Collision Algorithm - PCA) e Evolução Diferencial (Differential Evolution - DE). São apresentados os resultados obtidos através destes três métodos de otimização para três casos de conjunto de parâmetros. Foi observada uma forte correlação entre dois destes três parâmetros, o que dificultou a estimativa simultânea dos mesmos. Porém, foi obtido sucesso nas estimativas individuais de cada parâmetro. Foram obtidos bons resultados para os fatores que multiplicam os termos diferenciais da equação que modela o fenômeno de difusão com retenção.

Problemas inversos em engenharia financeira: regularização com critério de entropia

Esta dissertação aplica a regularização por entropia máxima no problema inverso de apreçamento de opções, sugerido pelo trabalho de Neri e Schneider em 2012. Eles observaram que a densidade de probabilidade que resolve este problema, no caso de dados provenientes de opções de compra e opções digitais, pode ser descrito como exponenciais nos diferentes intervalos da semireta positiva. Estes intervalos são limitados pelos preços de exercício. O critério de entropia máxima é uma ferramenta poderosa para regularizar este problema mal posto. A família de exponencial do conjunto solução, é calculado usando o algoritmo de Newton-Raphson, com limites específicos para as opções digitais. Estes limites são resultados do princípio de ausência de arbitragem. A metodologia foi usada em dados do índice de ação da Bolsa de Valores de São Paulo com seus preços de opções de compra em diferentes preços de exercício. A análise paramétrica da entropia em função do preços de opções digitais sínteticas (construídas a partir de limites respeitando a ausência de arbitragem) mostraram valores onde as digitais maximizaram a entropia. O exemplo de extração de dados do IBOVESPA de 24 de janeiro de 2013, mostrou um desvio do princípio de ausência de arbitragem para as opções de compra in the money. Este princípio é uma condição necessária para aplicar a regularização por entropia máxima a fim de obter a densidade e os preços. Nossos resultados mostraram que, uma vez preenchida a condição de convexidade na ausência de arbitragem, é possível ter uma forma de smile na curva de volatilidade, com preços calculados a partir da densidade exponencial do modelo. Isto coloca o modelo consistente com os dados do mercado. Do ponto de vista computacional, esta dissertação permitiu de implementar, um modelo de apreçamento que utiliza o princípio de entropia máxima. Três algoritmos clássicos foram usados: primeiramente a bisseção padrão, e depois uma combinação de metodo de bisseção com Newton-Raphson para achar a volatilidade implícita proveniente dos dados de mercado. Depois, o metodo de Newton-Raphson unidimensional para o cálculo dos coeficientes das densidades exponenciais: este é objetivo do estudo. Enfim, o algoritmo de Simpson foi usado para o calculo integral das distribuições cumulativas bem como os preços do modelo obtido através da esperança matemática.

Uma proposta para introdução de noções de Cálculo no ensino médio

A presente dissertação tem o objetivo de propor a reinclusão de elementos de Cálculo no ensino médio, pois no passado o Cálculo fazia parte do currículo e foi abolido após uma reforma no ensino da matemática. O trabalho apresenta os resultados de um levantamento estatístico sobre os índices de reprovação na disciplina Cálculo Diferencial e Integral I nos períodos mais recentes da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) e, também, uma pesquisa quantitativa com quarenta professores de matemática com o objetivo de analisar a viabilidade do projeto e os problemas a serem enfrentados. Por fim, a dissertação conta com uma série de atividades comentadas sobre o tema de limites, que é o foco do trabalho. Tais atividades podem ser incluídas já no 1 ano do ensino médio, paralelamente ao conteúdo de funções, e visam proporcionar aos estudantes o contato com elementos de Cálculo em uma linguagem acessível, e orientar o professor nesta tarefa

Cálculo no ensino médio: uma proposta para o ensino de derivada na primeira série

Este trabalho traz uma proposta de atividades, a serem desenvolvidas em sala de aula, com o objetivo de introduzir o conceito de derivadas para os alunos da primeira série do Ensino Médio. Antes das atividades, estão presentes algumas breves pesquisas. O histórico da presença de tópicos do Cálculo Diferencial e Integral no Ensino Médio no Brasil, assim como a análise de alguns livros didáticos, serve para mostrar como o assunto já foi e está sendo tratado no país. Também são exibidos aspectos sobre o Ensino Médio na Alemanha e nos Estados Unidos, países onde o cálculo está presente na Escola Secundária, embora de formas bastante diferentes. Um capítulo sobre a preparação adequada para as aulas também foi incluído, uma vez que a simples inserção da derivada poderia causar problemas de tempo para o cumprimento do cronograma e não trazer os resultados esperados. São necessários algum grau de adequação dos conteúdos ministrados e de cooperação com professores de Física. As atividades visando o ensino dos conceitos iniciais de derivada são motivadas por um problema físico de movimento. O foco é dado na intuição e na visualização de gráficos, para que haja uma melhor compreensão dos conceitos envolvidos. A utilização de um software de geometria dinâmica é requerida em boa parte do tempo, como importante ferramenta de apoio pedagógico

Inversão de funções do plano no plano aplicada ao cálculo de azeótropos

Azeotropia é um fenômeno termodinâmico onde um líquido em ebulição produz um vapor com composição idêntica. Esta situação é um desafio para a Engenharia de Separação, já que os processos de destilação exploram as diferenças entre as volatilidades relativas e, portanto, um azeótropo pode ser uma barreira para a separação. Em misturas binárias, o cálculo da azeotropia é caracterizado por um sistema não-linear do tipo 2 × 2. Um interessante e raro caso é o denominado azeotropia dupla, que pode ser verificado quando este sistema não-linear tem duas soluções, correspondendo a dois azeótropos distintos. Diferentes métodos tem sido utilizados na resolução de problemas desta natureza, como métodos estocásticos de otimização e as técnicas intervalares (do tipo Newton intervalar/bisseção generalizada). Nesta tese apresentamos a formulação do problema de azeotropia dupla e uma nova e robusta abordagem para a resolução dos sistemas não-lineares do tipo 2 × 2, que é a inversão de funções do plano no plano (MALTA; SALDANHA; TOMEI, 1996). No método proposto, as soluções são obtidas através de um conjunto de ações: obtenção de curvas críticas e de pré-imagens de pontos arbritários, inversão da função e por fim, as soluções esperadas para o problema de azeotropia. Esta metodologia foi desenvolvida para resolver sistemas não-lineares do tipo 2 × 2, tendo como objetivo dar uma visão global da função que modela o fenômeno em questão, além, é claro, de gerar as soluções esperadas. Serão apresentados resultados numéricos para o cálculo dos azeótropos no sistema benzeno + hexafluorobenzeno a baixas pressões por este método de inversão. Como ferramentas auxiliares, serão também apresentados aspectos numéricos usando aproximações clássicas, tais como métodos de Newton com técnicas de globalização e o algorítmo de otimização não-linear C-GRASP, para efeito de comparação.

Otimização global topográfica aplicada a problemas de otimização com restrições de igualdade e desigualdade

Os métodos de otimização que adotam condições de otimalidade de primeira e/ou segunda ordem são eficientes e normalmente esses métodos iterativos são desenvolvidos e analisados através da análise matemática do espaço euclidiano n-dimensional, o qual tem caráter local. Esses métodos levam a algoritmos iterativos que são usados para o cálculo de minimizadores globais de uma função não linear, principalmente não-convexas e multimodais, dependendo da posição dos pontos de partida. Método de Otimização Global Topográfico é um algoritmo de agrupamento, o qual é fundamentado nos conceitos elementares da teoria dos grafos, com a finalidade de gerar bons pontos de partida para os métodos de busca local, com base nos pontos distribuídos de modo uniforme no interior da região viável. Este trabalho tem como objetivo a aplicação do método de Otimização Global Topográfica junto com um método robusto e eficaz de direções viáveis por pontos-interiores a problemas de otimização que tem restrições de igualdade e/ou desigualdade lineares e/ou não lineares, que constituem conjuntos viáveis com interiores não vazios. Para cada um destes problemas, é representado também um hiper-retângulo compreendendo cada conjunto viável, onde os pontos amostrais são gerados.

O corpo e o templo : problemas sobre o uso do corpo na produção de um modelo comunitário ascético no cristianismo primitivo

O corpo no cristianismo primitivo não é apenas um dado biológico. É um princípio operativo sobre a qual se davam as práticas sociais e, ao mesmo tempo, os compromissos teológicos. O controle do corpo (e, daí, da sexualidade, da reprodução, das práticas ascéticas) era o ponto nevrálgico onde se deveria garantir não apenas a existência interna do grupo (sua continuação no tempo, suas hierarquias e suas diferenciações) mas também seus limites em relação ao meio circundante (o próprio e o impróprio, o puro e o impuro). Uma análise da ideologia do corpo no cristianismo primitivo pressupõe, antes de tudo, a manutenção do grupo, e tento mostrar de que modo ela não somente se beneficiava como se fundamentava na interpretação destas esferas: a das suas práticas sociais (a construção comunitária da moralidade) e a dos seus mecanismos teológicos (a criação de vínculos simbólicos, quer dizer, uma experiência e uma intelecção do que seria, para a grupo, a divindade).

Riscos ocupacionais e problemas de saúde associados às condições de trabalho de enfermagem em unidades intensivas hospitalares

Trata-se de um estudo quantitativo, descritivo, visando uma análise das condições de trabalho em unidades intensivas de um hospital universitário no município do Rio de Janeiro. Foi definido como objeto de estudo a percepção dos trabalhadores de enfermagem sobre os riscos ocupacionais e os problemas de saúde inerentes às condições de trabalho em unidades intensivas e como problema de pesquisa: quais os riscos ocupacionais e problemas de saúde relacionados às condições de trabalho, percebidos pelos trabalhadores de enfermagem, em unidades intensivas de um hospital universitário? O objetivo geral foi estudar nas unidades intensivas os riscos ocupacionais e problemas de saúde da equipe de enfermagem e sua relação com condições de trabalho, a partir da percepção dos mesmos. Os objetivos específicos traçados foram: identificar as características pessoais e profissionais dos trabalhadores de enfermagem de unidades intensivas; descrever os fatores de risco do ambiente de trabalho percebidos pelos trabalhadores de enfermagem; levantar os problemas de saúde percebidos pelos trabalhadores e sua relação com o trabalho; analisar a associação entre os problemas de saúde percebidos pelos trabalhadores de enfermagem e as condições do trabalho em unidades intensivas. Participaram da pesquisa 125 profissionais de enfermagem de quatro unidades intensivas do Hospital Universitário (HU) entre Maio e Julho de 2009. A predominância foi de profissionais do sexo feminino, com idade acima dos 40 anos, com mais de um vínculo empregatício e trabalhando no HU há mais de 10 anos. Os riscos ocupacionais mais percebidos pelos trabalhadores foram os ergonômicos, seguido dos biológicos, de acidentes, físicos e químicos. Os problemas de saúde mais frequentes foram varizes, problemas oculares, lombalgias, estresse e depressão, transtornos do sono, lesões de coluna vertebral, dores de cabeça, mudanças no humor, dores musculares crônicas e hipertensão arterial. Pela associação entre riscos ocupacionais e problemas de saúde, conclui-se que os trabalhadores expostos a fatores de riscos ergonômicos e físicos têm maior probabilidade de adquirir problemas de saúde osteoarticulares e circulatórios (varizes). Diante dos dados desta pesquisa faz-se necessário aprofundamento da investigação sobre os fatores de riscos encontrados e possíveis medidas para minimizá-los, mediante novos estudos. Como recomendações destacam-se a criação de um espaço de discussão entre os gerentes e trabalhadores para a elaboração de um programa que vise a promoção e proteção da saúde do trabalhador de enfermagem de unidades intensivas; implementação de medidas de controle específicas para cada tipo de risco evidenciado e a criação de um Comitê de Ergonomia para operacionalizar a implementação das melhorias no HU, a fim de consolidar as transformações esperadas.

Descrição da metodologia do cálculo de dispersão de plumas aplicada a um complexo industrial

O cálculo de dispersão de plumas é uma ferramenta empregada para se estimar o alcance dos poluentes emitidos por uma chaminé nas suas redondezas. É empregada nos países desenvolvidos há alguns anos e recentemente vem sendo exigida pelas agências ambientais brasileiras como um dos requisitos para concessão das licenças de operação. Baseia-se em um cálculo gaussiano, onde os dados de entrada são as taxas de emissão, os dados físicos da chaminé, dados meteorológicos e topográficos. Como é uma técnica recente no Brasil, este trabalho se propõe a fazer uma descrição da metodologia e suas etapas, indicando quais são os dados mais relevantes e quais simplificações podem ser feitas. O estudo de caso foi realizado nas instalações das Indústrias Nucleares do Brasil (INB). Os resultados indicaram que a influência de edificações adjacentes à fonte emissora é um dos parâmetros mais importantes, seguido da influência do relevo da região. Foi também realizada uma comparação entre os dois softwares comerciais existentes, o ISCST3, de maior complexidade, e o SCREEN mais simplificado, e indicou que o SCREEN pode ser usado como uma ferramenta de avaliação inicial, quando todos os dados de entrada necessários para se usar o ISCST3 não estão disponíveis

Cálculo de área de poligonais geodésicas ou loxodrômicas sobre o elipsóide do Sistema Geodésico WGS-84.

O cálculo da área de poligonais geodésicas é um desafio matemático instigante. Como calcular a área de uma poligonal sobre o elipsóide, se seus lados não possuem parametrização conhecida? Alguns trabalhos já foram desenvolvidos no intuito de solucionar este problema, empregando, em sua maioria, sistemas projetivos equivalentes ou aproximações sobre esferas autálicas. Tais métodos aproximam a superfície de referência elipsoidal por outras de mais fácil tratamento matemático, porém apresentam limitação de emprego, pois uma única superfície não poderia ser empregada para todo o planeta, sem comprometer os cálculos realizados sobre ela. No Código de Processo Civil, Livro IV, Título I, Capítulo VIII, Seção III artigo 971 diz, em seu parágrafo único, que não havendo impugnação, o juiz determinará a divisão geodésica do imóvel. Além deste, existe ainda a Lei 10.267/2001, que regula a obrigatoriedade, para efetivação de registro, dos vértices definidores dos limites dos imóveis rurais terem suas coordenadas georreferenciadas ao Sistema Geodésico Brasileiro (SGB), sendo que áreas de imóveis menores que quatro módulos fiscais terão garantida isenção de custos financeiros.Este trabalho visa fornecer uma metodologia de cálculo de áreas para poligonais geodésicas, ou loxodrômicas, diretamente sobre o elipsóide, bem como fornecer um programa que execute as rotinas elaboradas nesta dissertação. Como a maioria dos levantamentos geodésicos é realizada usando rastreadores GPS, a carga dos dados é pautada em coordenadas (X, Y, Z), empregando o Sistema Geodésico WGS-84, fornecendo a área geodésica sem a necessidade de um produto tipo SIG. Para alcançar o objetivo deste trabalho, foi desenvolvida parametrização diferente da abordagem clássica da Geodésia geométrica, para transformar as coordenadas (X, Y, Z) em geodésicas.

Análise global da estabilidade termodinâmica de misturas: um estudo com o método do conjunto gerador

O cálculo do equilíbrio de fases é um problema de grande importância em processos da engenharia, como, por exemplo, na separação por destilação, em processos de extração e simulação da recuperação terciária de petróleo, entre outros. Mas para resolvê-lo é aconselhável que se estude a priori a estabilidade termodinâmica do sistema, a qual consiste em determinar se uma dada mistura se apresenta em uma ou mais fases. Tal problema pode ser abordado como um problema de otimização, conhecido como a minimização da função distância do plano tangente à energia livre de Gibbs molar, onde modelos termodinâmicos, de natureza não convexa e não linear, são utilizados para descrevê-lo. Esse fato tem motivado um grande interesse em técnicas de otimização robustas e eficientes para a resolução de problemas relacionados com a termodinâmica do equilíbrio de fases. Como tem sido ressaltado na literatura, para proporcionar uma completa predição do equilíbrio de fases, faz-se necessário não apenas a determinação do minimizador global da função objetivo do teste de estabilidade, mas também a obtenção de todos os seus pontos estacionários. Assim, o desenvolvimento de metodologias para essa tarefa desafiadora tem se tornado uma nova área de pesquisa da otimização global aplicada à termodinâmica do equilíbrio, com interesses comuns na engenharia química e na engenharia do petróleo. O foco do presente trabalho é uma nova metodologia para resolver o problema do teste de estabilidade. Para isso, usa-se o chamado método do conjunto gerador para realizar buscas do tipo local em uma rede de pontos previamente gerada por buscas globais efetuadas com uma metaheurística populacional, no caso o método do enxame de partículas.Para se obter mais de um ponto estacionário, minimizam-se funções de mérito polarizadas, cujos pólos são os pontos previamente encontrados. A metodologia proposta foi testada na análise de quatorze misturas polares previamente consideradas na literatura. Os resultados mostraram que o método proposto é robusto e eficiente a ponto de encontrar, além do minimizador global, todos os pontos estacionários apontados previamente na literatura, sendo também capaz de detectar, em duas misturas ternárias estudadas, pontos estacionários não obtidos pelo chamado método de análise intervalar, uma técnica confiável e muito difundida na literatura. A análise do teste de estabilidade pela simples utilização do método do enxame de partículas associado à técnica de polarização mencionada acima, para a obtenção de mais de um ponto estacionário (sem a busca local feita pelo método do conjunto gerador em uma dada rede de pontos), constitui outra metodologia para a resolução do problema de interesse. Essa utilização é uma novidade secundária deste trabalho. Tal metodologia simplificada exibiu também uma grande robustez, sendo capaz de encontrar todos os pontos estacionários pesquisados. No entanto, quando comparada com a abordagem mais geral proposta aqui, observou-se que tal simplificação pode, em alguns casos onde a função de mérito apresenta uma geometria mais complexa, consumir um tempo de máquina relativamente grande, dessa forma é menos eficiente.

Um método de matriz resposta com esquema iterativo de inversão parcial por região para problemas unidimensionais de transporte de nêutrons monoenergéticos na formulação de ordenadas discretas

Um método de matriz resposta (RM) é descrito para gerar soluções numéricas livres de erros de truncamento espacial para problemas de transporte de nêutrons monoenergéticos e com fonte fixa, em geometria unidimensional na formulação de ordenadas discretas (SN). O método RM com esquema iterativo de inversão parcial por região (RBI) converge valores numéricos para os fluxos angulares nas fronteiras das regiões que coincidem com os valores da solução analítica das equações SN, afora os erros de arredondamento da aritmética finita computacional. Desenvolvemos um esquema numérico de reconstrução espacial, que fornece a saída para os fluxos escalares de nêutrons em qualquer ponto do domínio definido pelo usuário, com um passo de avanço também escolhido pelo usuário. Resultados numéricos são apresentados para ilustrar a precisão do presente método em cálculos de malha grossa.

Desenvolvimento de um método espectronodal livre de erros de truncamento espacial para problemas adjuntos de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação de ordenadas discretas em geometria unidimensional

Um método numérico nodal livre de erros de truncamento espacial é desenvolvido para problemas adjuntos de transporte de partículas neutras monoenergéticas em geometria unidimensional com fonte fixa na formulação de ordenadas discretas (SN). As incógnitas no método são os fluxos angulares adjuntos médios nos nodos e os fluxos angulares adjuntos nas fronteiras dos nodos, e os valores numéricos gerados para essas quantidades são os obtidos a partir da solução analítica das equações SN adjuntas. O método é fundamentado no uso da convencional equação adjunta SN discretizada de balanço espacial, que é válida para cada nodo de discretização espacial e para cada direção discreta da quadratura angular, e de uma equação auxiliar adjunta não convencional, que contém uma função de Green para os fluxos angulares adjuntos médios nos nodos em termos dos fluxos angulares adjuntos emergentes das fronteiras dos nodos e da fonte adjunta interior. Resultados numéricos são fornecidos para ilustrarem a precisão do método proposto.

Condições de trabalho e problemas de saúde em Enfermagem na maternidade de um hospital universitário

Trata-se de um estudo fundamentado na Epidemiologia, do tipo quantitativo, não-experimental, transversal apoiado na estatística descritiva e inferencial, baseado no seguinte problema de estudo: qual a associação entre problemas de saúde e riscos ocupacionais a partir da percepção dos trabalhadores de enfermagem da maternidade de um hospital universitário? Teve como objetivo estudar os problemas de saúde dos trabalhadores de enfermagem e sua associação com o trabalho, a partir de suas percepções. Foi desenvolvido em uma maternidade de um hospital universitário do estado do Rio de Janeiro, com uma amostra constituída por 60 trabalhadores de enfermagem, em 2009. Utilizou-se para coleta de dados um questionário de Boix e Vogel (1997) adaptado por Mauro (2009). Os dados foram analisados através do Programa Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) versão 12.0. Todos os tipos de risco foram discretamente apontados pelos participantes como existentes no campo de estudo com destaque para os riscos de acidente e mecânicos, riscos ergonômicos e as situações de conflito e violência. Os resultados configuram um ambiente de trabalhado que necessita de adequações de naturezas diversas, para evitar conseqüências negativas na saúde dos trabalhadores, visando a minimização, controle ou eliminação dos referidos riscos. Em relação aos problemas de saúde evidenciados, os que se destacaram foram a depressão, o estresse, os problemas oculares, a hipertensão, as varizes, os problemas respiratórios e as lombalgias. Recomenda-se à instituição promover a melhoria das condições de trabalho, maior atenção à saúde dos trabalhadores e a efetivação de programas de promoção da saúde.

Análise comparativa dos modelos de cálculo dos retornos anormais utilizando o evento recompra de ações na Bovespa

Este trabalho tem por objetivo verificar se há diferença quanto ao nível de significância estatística no cálculo do retorno anormal realizado através de quatro modelos estatísticos utilizados em estudos de eventos, tendo como objeto de estudo empresas no mercado de ações no Brasil durante o período de março de 2003 até julho de 2010 na Bovespa. Considerando a importância do cálculo do retorno anormal nos estudos de eventos, bem como possíveis variações de resultados decorrentes da escolha do modelo de cálculo, este estudo utiliza um tema bastante conhecido, qual seja, o anúncio de recompra de ações feito pela própria companhia emissora dos títulos. A metodologia utilizada nesta pesquisa foi quantitativa, utilizando o estudo de corte transversal. Os resultados apontam que há diferença entre os níveis de significância encontrados. Ao analisar o gráfico dos modelos calculados no período da janela do evento, verificou-se que as empresas que recompraram ações a fizeram quando os papéis estavam com retorno anormal acumulado negativo e, após a recompra, os papéis tiveram retornos anormais acumulados positivos. Recalculou-se os dois modelos que utilizam o Ibovespa em sua fórmula de cálculo, através de um Ibovespa sem ponderação e conclui-se que os resultados apontam na direção de se evitar o uso de índices ponderados de mercado, preferindo a utilização de carteiras compostas apenas com uma ação para cada empresa componente da carteira de controle. Após este recálculo, verificou-se que o modelo que era menos próximo dos demais graficamente era o modelo de retorno ajustado ao mercado ponderado. Por fim, as evidências empíricas indicam que o mercado de capitais brasileiro ajusta tempestivamente os papéis das empresas que realizaram recompra de ações, em linha com o que prescreve a hipótese do mercado eficiente na sua forma semiforte.