Extrapolação linear

Esta página explica o significado de extrapolar uma função. Você também encontrará um exemplo de como realizar a extrapolação linear e, por fim, as diferenças entre interpolação e extrapolação.

O que é extrapolação?

A definição de extrapolação é a seguinte:

Em matemática, extrapolação é um processo usado para aproximar o valor que uma função assume em um ponto fora de um intervalo observado.

Portanto, ao extrapolar, sempre assumimos que a função será de uma determinada forma, pois não temos dados além dos limites do intervalo. Portanto, nunca pode ser completamente garantido que a função assumirá este valor aproximado.

Qual é a diferença entre interpolação e extrapolação?

Interpolar e extrapolar têm significados muito semelhantes, pois ambos envolvem estimar o valor de uma função em um ponto a partir de dois pontos conhecidos.

Porém, extrapolar equivale a estimar o valor da função em um ponto localizado fora do intervalo formado por esses dois pontos conhecidos. Em vez disso, a interpolação envolve aproximar um ponto dentro do intervalo formado por estes dois pontos conhecidos.

interpolação e extrapolação ou interpolação e extrapolação

Como você pode ver no gráfico acima, os pontos conhecidos são (2,3) e (6,5). Neste caso queremos fazer uma interpolação em x=4, pois está entre os pontos conhecidos, por outro lado queremos fazer uma extrapolação em x=8, pois está fora do intervalo conhecido.

Obviamente, um valor interpolado é muito mais confiável do que um valor extrapolado, porque na extrapolação assumimos que a função seguirá um caminho semelhante. No entanto, é possível que a inclinação da função mude fora dos limites do intervalo conhecido e a estimativa esteja errada. Por esta razão, a previsão do valor é tanto mais confiável quanto o ponto extrapolado está próximo do intervalo conhecido.

extrapolação linear

Extrapolar linearmente significa aproximar a função de uma função linear ou afim, ou seja, de uma função polinomial de grau 1.

A maneira mais simples de realizar extrapolação linear é a interpolação polinomial newtoniana. Neste caso, um polinômio de primeiro grau é usado para tentar prever o valor da função em um ponto.

Dados dois pontos conhecidos,

P_1(x_1,y_1)

E

P_2(x_2,y_2)

, a fórmula para realizar a extrapolação linear é:

y=\cfrac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\cdot(x-x_1) + y_1

Ouro

x

E

y

são as coordenadas do ponto extrapolado.

Podemos verificar que esta fórmula corresponde à equação ponto-inclinação da reta.

Exemplo de extrapolação linear

A seguir veremos um problema como exemplo para finalizar o entendimento do conceito de extrapolação linear:

  • O preço por pessoa de uma viagem de autocarro depende linearmente dos quilómetros percorridos. Fazer 70 km custa 15€ e 120 km custa 20€. Calcule o custo de uma viagem de 150 km.

Primeiro, precisamos definir a função linear que relaciona os quilômetros percorridos com o preço da viagem. Neste caso, X serão os quilômetros percorridos e Y será o preço. Porque o preço vai variar em função dos quilómetros percorridos, ou seja, o preço depende dos quilómetros percorridos e não o contrário.

Pela afirmação sabemos que a função passa pelos pontos (70,15) e (120,20). É, portanto, suficiente aplicar a fórmula para extrapolar ao ponto

x=150:

y=\cfrac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\cdot(x-x_1) + y_1

Substituímos os valores dos pontos na equação:

y=\cfrac{20-15}{120-70}\cdot(150-70) + 15

E fazemos os cálculos:

y=\cfrac{5}{50}\cdot(80) + 15 = 8+15 =23

\bm{y=23}

Assim, fazer uma viagem de 150 km custará 23€.

Assim já resolvemos o exercício, como vocês viram não é muito complicado. Não esqueça que você pode deixar qualquer dúvida nos comentários!

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