Limite e Derivadas

, (1) 
 
onde E é uma bateria de voltagem fixa, c é uma constante real e t é o tempo. 
 
 
 Figura 4. 
 
 
 
Unidade de resistência: ohm. 
Unidade de indutância: henry. 
 
 
Exercício 1: Se uma bateria de 12 volts é conectada a um circuito em série (como na fig. 4) no qual 
o indutor é de 1/2 henry e o resistor é de 10 ohms, determine o valor da constante c e a corrente ( )ti . Considere a corrente inicial e o tempo inicial iguais a zero. 
 
 
Exercício 2: Determine ( )tilim
t
 
+∞→
, sendo ( )ti da equação (1). 
 
Obs.: Quando +∞→t o termo tL
R
e.c


−
 da equação (1) se aproxima de zero. Tal termo é 
usualmente denominado de corrente transitória. A razão E/R é chamada de corrente estacionária. 
Após um longo período de tempo, a corrente no circuito é governada praticamente pela lei de Ohm 
RiE = . 
Álvaro Fernandes 25
 
Derivada 
 
A reta tangente. 
 
Suponha que a reta r da figura vá se aproximando da circunferência até tocá-la num único ponto. 
 
 
 
Na situação da figura 4, dizemos que a reta r é tangente a circunferência no ponto P. 
 
Exemplos de retas tangentes (no ponto P) a algumas curvas: 
 
 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 
 
Na figura 7, apesar da reta tocar a curva em dois pontos, ela tangencia a curva em P, como na figura 4. 
 
Estas retas tocam suavemente as curvas nos pontos P indicados. 
 
 
Exemplos de retas que não são tangentes (no ponto Q) a algumas curvas: 
 
 
 
 Fig. 8 Fig. 9. 
 
 
Estas retas não tocam suavemente as curvas nos pontos indicados como no exemplo da 
circunferência (fig. 4). Elas “cortam” , “penetram” as curvas. 
Álvaro Fernandes 26
Vamos determinar a equação da reta tangente a uma função (uma curva) num ponto do seu 
domínio. 
 
Seja ( )xfy = uma curva definida num intervalo aberto I. Considere ( )oo y,xP , sendo ( )oo xfy = , 
um ponto fixo e ( )y,xQ um ponto móvel, ambos sobre o gráfico de f. 
 
Seja s a reta que passa pelos pontos P e Q e considere β o ângulo de inclinação de s. 
 
Seja t a reta tangente ao gráfico de f no ponto P e considere α o ângulo de inclinação de t. 
 
 
x
y
 α β
t
 s
 y
 
oy
 x ox
 P
Q
T
 f
 
 
 
Considerando o triângulo retângulo PTQ, obtemos o coeficiente angular da reta s como 
 
( )
o
o
xx
yy
x
ytg −
−=∆
∆=β . 
 
 
 
Suponha que o ponto Q mova-se sobre o gráfico de f em direção ao ponto P. Desta forma, a reta 
s se aproximará da reta t. O ângulo β se aproximará do ângulo α, e então, a ( )βtg se aproximará 
da ( )αtg . Usando a notação de limites, é fácil perceber que 
 
 ( ) ( )αβ tgtglim
PQ
=
→
 . 
 
 
Mas quando PQ → temos que oxx → . Desta forma, o limite acima fica 
 
 
( ) ( ) ( ) ( ) ( )ααβ tg
xx
xfxflim
xx
yylimtgtglim
o
o
xx
o
o
xxPQ oo
=−
−=−
−⇔=
→→→
 . 
 
 
Assim ( ) ( ) ( )αtg
xx
xfxflim
o
o
xx o
=−
−
→
 . 
o
o
xxx
yyy
−=∆
−=∆
β
P
Q
T
oyy −
oxx −
Álvaro Fernandes 27
Definição: Seja ( )xfy = uma curva e ( )oo y,xP um ponto sobre o seu gráfico. O coeficiente 
angular m da reta tangente ao gráfico de f no ponto P é dado pelo limite 
 ( ) ( )
o
o
xx xx
xfxf
limm
o −
−=
→
 , quando este existir. 
 
 
 
Equação da reta tangente 
 
Podemos agora determinar a equação da reta tangente t, pois já conhecemos o seu coeficiente 
angular e um ponto do seu gráfico ( )oo y,xP . 
 
A equação da reta tangente t é: 
 
a) ( ) ( )oo xxmyy −=− , se o limite que determina m existir; 
 
b) A reta vertical oxx = se ( ) ( )
o
o
xx xx
xfxf
lim
o −
−
→
 for infinito. 
 
Exemplo 19. Determine a equação tangente a parábola ( ) 2xxf = no ponto de abscissa 1xo = . 
 
Solução: Temos que determinar dois termos oy e m. 
 ( ) ( ) 111fyxfy 2ooo ===⇒= . 
 ( ) ( ) ( ) ( ) 2
1x
1xlim
1x
1fxflim
xx
xfxflimm
2
1x1x
o
o
xx o
==−
−=−
−=−
−=
→→→
" . 
 
Logo a equação da reta tangente é ( ) ( )1x21y −=− ou 1x2y −= . 
 
 
( )
( )oo xfy
tgm
=
α=
 
Álvaro Fernandes 28
Equação da reta normal 
 
Definição: Seja ( )xfy = uma curva e ( )oo y,xP um ponto sobre o seu gráfico. A reta normal (n) 
ao gráfico de f no ponto P é a reta perpendicular a reta tangente (t). 
 
 
 
• A equação da reta normal é ( ) ( )oo xxm
1yy −−=− , sendo que ( ) ( ) 0
xx
xfxf
limm
o
o
xx o
≠−
−=
→
 . 
• Se 0m = , então a equação da reta normal é a reta vertical oxx = . 
• Se ( ) ( )
o
o
xx xx
xfxf
lim
o −
−
→
 for infinito, então a reta normal é horizontal e tem equação oyy = . 
 
Atividades (grupo 15). 
 
Determine a equação da reta tangente e da reta normal ao gráfico das funções abaixo nos pontos 
indicados. Esboce os gráficos das funções com as retas. 
 
a) ( ) 3xxf = no ponto de abscissa 1xo = . 
 
b) ( ) xxf = no ponto de abscissa 4xo = . 
 
 
 
A derivada de uma função num ponto 
 
O limite 
( ) ( )
o
o
xx xx
xfxf
lim
o −
−
→
 é muito importante, por isso receberá uma denominação especial. 
 
Definição: Seja ( )xfy = uma função e ox um ponto do seu domínio. Chama-se derivada da 
função f no ponto ox e denota-se ( )ox'f (lê-se f linha de ox ), o limite 
 
( ) ( ) ( )
o
o
xxo xx
xfxf
limx'f
o −
−=
→
 , quando este existir. 
 
Forma alternativa para derivada: 
 
Se fizermos oxxx −=∆ , obtemos a seguinte forma para ( )ox'f : 
 
( ) ( ) ( )
x
xfxxf
limx'f oo
0xo ∆
−∆+=
→∆
 . 
Álvaro Fernandes 29
Outras notações para a derivada da função ( )xfy = num ponto x qualquer: 
 
• ( )x'y (lê-se: y linha de x ou derivada de y em relação a x); 
• fDx (lê-se: derivada da função f em relação à x); 
• 
dx
dy (lê-se: derivada de y em relação à x). 
 
Exemplo 20. Dada a função ( ) 1xxxf 2 +−= , determine ( )2'f . Use as duas formas da definição. 
 
⇒ Usando ( ) ( ) ( )
o
o
xxo xx
xfxf
limx'f
o −
−=
→
 : 
 
( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) 31xlim
2x
1x2xlim
2x
2xxlim
2x
31xxlim
2x
2fxflim2'f
2x2x
2
2x
2
2x2x
=+=−
+−=−
−−=−
−+−=−
−=
→→→→→
 . 
 
 
⇒ Usando ( ) ( ) ( )
x
xfxxf
limx'f oo
0xo ∆
−∆+=
→∆
 : 
 
 
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) =∆
−∆−−∆+∆+=∆
−+∆+−∆+=∆
−∆+=
→∆→∆→∆ x
2x2xx44lim
x
31x2x2lim
x
2fx2flim2'f
2
0x
2
0x0x
 
 
( ) ( ) 303x3lim
x
x3xlim
x
xx3lim
0x0x
2
0x
=+=∆+=∆
∆+∆=∆
∆+∆=
→∆→∆→∆
 . 
 
 
Teorema: Toda função derivável num ponto é contínua neste ponto. 
 
Atividades (grupo 16). 
 
1. Determine a equação da reta tangente à curva 2x5y −= , que seja perpendicular à reta x3y += . 
 
2. Determine a equação da reta normal à curva 3xy = , que seja paralela à reta 0xy3 =+ . 
 
 
Derivadas laterais 
 
 Lembre-se que o limite de uma função num ponto somente existe se os limites laterais 
existem e são iguais. Como a derivada de uma função num ponto é um limite, esta derivada 
somente existirá em condições análogas. 
 
Definição: Seja ( )xfy = uma função e ox um ponto do seu domínio. A derivada à direita de f em 
ox , denotada por ( )ox'f+ é definida por 
 
( ) =+ ox'f ( ) ( )
o
o
xx xx
xfxf
lim
o −
−
+→
 . 
Álvaro Fernandes 30
Definição: Seja ( )xfy = uma função e ox um ponto do seu domínio. A derivada à esquerda de f 
em ox , denotada por ( )ox'f− é definida por 
 
( ) =− ox'f ( ) ( )
o
o
xx xx
xfxf
lim
o −
−
−→
 . 
 
 
Uma função é derivável num ponto quando as derivadas laterais (a direita e a esquerda) 
existem e são iguais neste ponto. 
 
Exemplo 21. Considere a função ( ) 1xxf += . Mostre que esta função é contínua no ponto