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AULA ATIVIDADE TUTOR AULA ATIVIDADE TUTOR AULA ATIVIDADE TUTOR Disciplina: Cálculo Diferencial e Integral Teleaula: 01 Parte 1: Resolução de problemas Nessa parte da atividade você irá responder questões referentes aos conteúdos abordados em teleaula. Questão 1 Uma empresa foi contratada por uma comissão de formatura para organizar a festa de formatura de uma turma de Engenharia. Dentre as suas atribuições, essa empresa precisa contratar uma banda ou um DJ para animar a festa, para isso, buscou fazer orçamentos relacionados a essa parte da festa. Após realizar diversas pesquisas, a empresa obteve os seguintes orçamentos: • Um DJ cobra uma taxa fixa de 𝑅$ 3000,00 acrescidos de R$ 200,00 por hora (ou fração de hora) de trabalho; e • Uma banda cobra uma taxa fixa de 𝑅$ 1000,00 acrescidos de R$ 600,00 por hora (ou fração de hora) de trabalho. Analisando os orçamentos apresentados, responda: a) Se a turma deseja que a festa tenha uma duração de 10 horas, considerando apenas o critério financeiro, por qual das duas opções eles devem optar? Pelo DJ ou pela banda? Justifique. b) Com base nos orçamentos e somente no critério financeiro, identifique qual deve ser a duração da festa para que seja mais vantajoso contratar o DJ, ao invés de optar pela banda. Justifique sua resposta. Resposta: a) O primeiro passo é determinar as leis de formação para o valor a ser pago caso seja contratado o DJ ou a Banda. Função para o valor a ser pago para o DJ: Considerando o valor a ser pago denominado por 𝐶(𝑥) em que 𝑥 é o tempo medido em horas, temos que: 𝐶(𝑥) = 3000 + 200𝑥 AULA ATIVIDADE TUTOR Função para o valor a ser pago para a banda: Considerando o valor a ser pago denominado por 𝑉(𝑥) em que 𝑥 é o tempo medido em horas, temos que: 𝑉(𝑥) = 1000 + 600𝑥 Para determinarmos qual a melhor opção a ser escolhida temos que calcular o valor pago nas duas opções para uma quantidade de 10 horas: 𝐶(10) = 3000 + 200 ⋅ (10) = 3000 + 2000 = 5000 𝑉(10) = 1000 + 600 ⋅ (10) = 1000 + 6000 = 7000 Assim considerando apenas o fator financeiro a melhor opção de escolha para 10 horas de duração de música é contratar o DJ. b) Agora é necessário analisarmos as duas funções de modo a identificar em que momentos uma função é maior que a outra e em que ponto elas são iguais. Assim teremos: 𝐶(𝑥) = 𝑉(𝑥) 3000 + 200𝑥 = 1000 + 600𝑥 600𝑥 − 200𝑥 = 3000 − 1000 400𝑥 = 2000 𝑥 = 5 Isso quer dizer que para 𝑥 = 5 temos o mesmo valor a ser pago nas duas opções é igual. Para verificarmos em que intervalos as funções são maiores temos: 𝐶(𝑥) < 𝑉(𝑥) 3000 + 200𝑥 < 1000 + 600𝑥 200𝑥 − 600𝑥 < 1000 − 3000 −400𝑥 < −2000 400𝑥 > 2000 𝑥 > 5 Assim para 𝑥 > 5 o valor a ser cobrado na contratação do DJ é menor do que o valor na contratação da banda. Assim para 𝑥 < 5 o valor a ser cobrado na contratação da banda é menor. O gráfico a seguir ilustra esses intervalos. AULA ATIVIDADE TUTOR Questão 2 Um canhão lança uma bola descrevendo uma trajetória parabólica. Desprezando a altura do canhão, a bola parte do chão e toca o chão novamente 5 metros adiante conforme mostra a figura. Além disso sabe-se que a 3 metros do ponto de partida a bola atingiu 12 metros de altura. Com base nessas informações determine a altura máxima atingida pela bola e em que ponto ela atinge essa altura. Resposta: Para determinarmos a altura máxima atingida pela bola precisamos conhecer a lei de formação dessa trajetória. De acordo com o enunciado do problema temos que a bola se encontrava no chão, isto é, no ponto (0,0). Além disso sabemos que ela atinge o chão novamente 5 metros depois, assim temos o ponto (5,0). E por fim temos que no ponto 3 metros atinge uma altura de 12 metros, isto é, o ponto (3,12). AULA ATIVIDADE TUTOR Sabemos ainda que a lei de formação de uma parábola é dada por 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥2 + 𝑏𝑥 + 𝑐. Substituindo os três pontos na lei de formação iremos encontrar os valores de 𝑎, 𝑏 e 𝑐. 𝑓(0) = 𝑎(0)2 + 𝑏(0) + 𝑐 = 0 → 𝑐 = 0 𝑓(5) = 𝑎(5)2 + 𝑏(5) = 0 25𝑎 + 5𝑏 = 0 → 𝑏 = −5𝑎 (𝐼) 𝑓(3) = 𝑎(3)2 + 𝑏(3) = 12 9𝑎 + 3𝑏 = 12 (𝐼𝐼) Substituindo (𝐼) em (𝐼𝐼) teremos: 9𝑎 + 3(−5𝑎) = 12 9𝑎 − 15𝑎 = 12 −6𝑎 = 12 𝑎 = −2 Substituindo o valor encontrado de 𝑎 em (𝐼) teremos: 𝑏 = −5(−2) = 10 Assim a função que descreve a trajetória da bola é dada por: 𝑓(𝑥) = −2𝑥2 + 10𝑥 Para encontrarmos a altura máxima e em que ponto ela ocorre precisamos encontrar os pontos do vértice dessa função: 𝑥𝑣 = − 𝑏 2𝑎 𝑥𝑣 = − 10 2(−2) = 10 4 = 2,5 𝑚 𝑦𝑣 = − Δ 4𝑎 = − 102 − 4(−2)(0) 4(−2) = 100 8 = 12,5 𝑚 Logo a altura máxima atingida pela bola é de 12,5 m e isso acontece quando ela está a 2,5 m do ponto de partida. Questão 3 A altura média do tronco de uma determinada espécie de árvore pode ser calculada por meio da seguinte função: ℎ(𝑡) = 2 + 𝑙𝑛(𝑡 + 2), em que t representa o tempo, em anos, medido a partir do momento no qual a árvore foi plantada, e ℎ(𝑡) consiste em sua altura, dada em metros. AULA ATIVIDADE TUTOR De acordo com a regra acima, qual o tempo mínimo necessário para que uma árvore da espécie considerada, contado a partir do momento de sua plantação, atinja a altura de 4 metros? Resposta: A função ℎ(𝑡) é dada por: ℎ(𝑡) = 2 + ln(𝑡 + 2) Para ℎ = 4 : 4 = 2 + 𝑙𝑛(𝑡 + 2) 4 − 2 = 𝑙𝑛(𝑡 + 2) 2 = 𝑙𝑛(𝑡 + 2) Sendo essa igualdade verificada, considerando a função inversa do logaritmo neperiano, a qual consiste na função 𝑓−1(ln 𝑥) = 𝑒𝑥, obtemos: 𝑒2 = e𝑙𝑛(𝑡+2) 7,39 = 𝑡 + 2 t = 7,39 − 2 = 5,39 Assim, o tempo mínimo necessário é de, aproximadamente, 5 anos e 5 meses. Questão 4 Durante determinado período do ano, a instabilidade do mercado causou algumas variações no valor das ações de determinada empresa. Durante 85 dias, o preço das ações variou de acordo com a função: 𝑝(𝑑) = 145 − 5 sen [ 𝜋 14 (𝑑 − 1)] Em que 𝑑 é o número de dias após o início das variações e 𝑝 é o preço, em reais, de cada ação. Com base nas informações apresentadas, assinale a alternativa que indica de quanto foi a variação no preço das ações dessa empresa durante o período mencionado. Resposta: Sabemos que a imagem da função seno varia no intervalo [−1,1]. Assim, o menor valor que a expressão sen [ 𝜋 14 (𝑑 − 1)] pode assumir é -1, e o maior valor será 1. AULA ATIVIDADE TUTOR Considerando o coeficiente de seno na função 𝑝 negativo, então o maior valor de 𝑝 ocorrerá no caso em que sen [ 𝜋 14 (𝑑 − 1)] = −1, e o menor valor de 𝑝 para sen [ 𝜋 14 (𝑑 − 1)] = 1. Para o maior valor, ou seja, quando sen [ 𝜋 14 (𝑑 − 1)] = −1, segue que 𝑝𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 = 145 − 5(−1) = 145 + 5 = 150 No caso do menor valor, isto é, quando sen [ 𝜋 14 (𝑑 − 1)] = 1, obtemos 𝑝𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑜 = 145 − 5(1) = 145 − 5 = 140 Assim, a variação no preço das ações será de R$ 140,00 a R$ 150,00, o que indica uma variação de R$ 10,00 no preço das ações no período considerado. Questão 5 Estudando a viabilidade de uma campanha de vacinação, os técnicos da Secretária da Saúde de um município verificaram que o custo da vacinação de 𝑥 por cento da população local era de, aproximadamente, 𝑦 = 300𝑥 400 − 𝑥 milhares de reais. Nessa expressão, escrevendo-se 𝑥 em função de 𝑦, obtém-se 𝑥 igual a? Gabarito: Escrevendo-se 𝑥 em função de 𝑦, temos: 𝑦 = 300𝑥 400 − 𝑥 𝑦(400 − 𝑥) = 300𝑥 400𝑦 − 𝑦𝑥 = 300𝑥 300𝑥 + 𝑦𝑥 = 400𝑦 𝑥(300 + 𝑦) = 400𝑦 𝑥 = 400𝑦 300 + 𝑦 Questão 6 AULA ATIVIDADE TUTOR Uma loja de automóveis criou uma promoção, válida apenas nessa semana. Todos os carros da loja estão com 10% de desconto sobre o preço de tabela do fabricante, e o cliente ainda tem uma redução de 𝑅$ 900,00 no valor docarro. a) Escreva uma função 𝑃(𝑥) que forneça o valor que o cliente pagará pelo carro, nessa semana, em relação ao preço de tabela, . b) Determine a função inversa de 𝑃(𝑥). c) O que significa o resultado encontrado na questão anterior. Gabarito a) Sendo 𝑥 o valor do carro e considerando o desconto de 10% e a redução de 900 reais, temos: 𝑃(𝑥) = 𝑥 − 0,10𝑥 − 900 𝑃(𝑥) = 0,9𝑥 − 900 b) A inversa da função 𝑃(𝑥) será dada por: 𝑃(𝑥) = 0,9𝑥 − 900 𝑦 = 0,9𝑥 − 900 𝑦 + 900 = 0,9𝑥 𝑥 = 𝑦 + 900 0,9𝑥 c) A inversa fornece o custo original do carro que se pode comprar, nessa semana, com y reais. Questão 7 Ao estudarmos a temperatura de um determinado corpo podemos utilizar três unidades de medidas: Celsius (°C), Fahrenheit (F) e Kelvin (K). Sabendo disso, Carolina resolveu estudar duas dessas unidades de medidas: o Celsius e o Fahrenheit. Para isso ela fez medições de temperatura da água nas duas unidades de medida. Dessas medições ela obteve que, quando a água possui temperatura 0°C, em Fahrenheit a temperatura é de 32 F. Em outro momento ela percebeu que, quando a água possui 100°C, a temperatura em Fahrenheit era dada por 212 F. Diante dessas medições ela percebeu que poderia expressar a temperatura em graus Fahrenheit (F) em função da temperatura em graus Celsius (°C). O gráfico a seguir representa essa relação entre as unidades de medida de temperatura: AULA ATIVIDADE TUTOR Com base nessas afirmações determine o valor aproximado da temperatura, na escala Celsius, que correspondente a zero grau Fahrenheit (0 F). Gabarito: Temos que encontrar a equação da reta 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏, em que y descreve a temperatura em Fahrenheit (𝑇𝐹) e x indica a temperatura em Celsius (𝑇𝐶), ou seja, determinar 𝑇𝐹 = 𝑎𝑇𝐶 + 𝑏 O gráfico fornece os pontos (0,32) e (100, 212). Substituindo o ponto (0, 32) na lei de formação teremos: 𝑇𝐹 = 𝑎𝑇𝐶 + 𝑏 32 = 𝑎 ⋅ 0 + 𝑏 𝑏 = 32 Agora substituímos o ponto (100, 212) e utilizamos o valor do coeficiente já encontrado: 𝑇𝐹 = 𝑎𝑇𝐶 + 32 212 = 𝑎 ⋅ 100 + 32 212 − 32 = 100𝑎 180 = 100𝑎 AULA ATIVIDADE TUTOR 𝑎 = 1,8 Portanto 𝑇𝐹 = 1,8𝑇𝐶 + 32 Como queremos a temperatura em Celsius para que em Fahrenheit seja zero, teremos: 0 = 1,8𝑇𝐶 + 32 1,8𝑇𝐶 = −32 𝑇𝐶 = −32 1,8 𝑇𝐶 ≅ −18 𝑜𝐶 Questão 8 A empresa de transportes EMCA Ltda. possui uma parceria com um hotel e disponibiliza passeios ecológicos para os hóspedes. Para esse hotel, a empresa disponibiliza um ônibus de 40 lugares. Se todos os lugares estão ocupados, o preço de cada passagem é R$ 20,00. Caso contrário, para cada lugar vago será acrescida a importância de R$ 1,00 ao preço de cada passagem. Assim, o faturamento da empresa, em cada viagem, é dado pela função 𝑓(𝑥) = (40 – 𝑥)(20 + 𝑥), onde x indica o número de lugares vagos (0 ≤ 𝑥 ≤ 40). Com base nessas informações determine quantos devem ser os lugares vagos no ônibus, em cada viagem, para que a empresa obtenha faturamento máximo, além disso, determine qual é esse faturamento. Gabarito: Temos que a função que descreve o faturamento da empresa é dada por: 𝑓(𝑥) = (40 − 𝑥)(20 + 𝑥) = 800 + 40𝑥 − 20𝑥 − 𝑥2 = 800 + 20𝑥 − 𝑥2 Para descobrirmos quantos lugares vagos devemos ter para que a empresa obtenha o faturamento máximo, devemos encontrar a coordenada x do vértice, pois a função f é caracterizada graficamente como uma parábola de concavidade voltada para baixo por apresentar o coeficiente do termo de segundo grau negativo. Nesse caso, temos: 𝑥𝑣 = − 𝑏 2𝑎 𝑥𝑣 = − 20 2 ⋅ (−1) = −20 −2 = 10 AULA ATIVIDADE TUTOR Assim para 10 lugares vagos tem-se um faturamento máximo, sendo esse faturamento dado por: 𝑦𝑣 = − Δ 4𝑎 𝑦𝑣 = − (202 − 4 ⋅ (−1) ⋅ 800) 4 ⋅ (−1) = 3600 4 = 900 Parte 2: Estudo teórico complementar Agora você irá fazer um estudo dos temas dessa unidade. Para isso além de estudar o material do livro didático da disciplina, você deve acessar os links indicados e estuda- los. Como sugestão para favorecer a aprendizagem dos tópicos a seguir, faça esquemas destacando as principais informações. Os esquemas são uma boa estratégia de estudo, pois o ajudam a sintetizar as ideias principais e a relacioná-las entre si. Para acessar ao link encaminhado você deve estar na página (deve realizar o login) biblioteca virtual e deve abrir uma nova guia copiando nela o link que disponibilizarei. o Funções e função afim: capítulo 2 e 3 do livro Pré-Cálculo: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582603215/cfi/34!/4/4@0 .00:7.65 o Funções quadráticas: capítulo 5 do livro Pré-Cálculo: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582603215/cfi/94 o Função exponencial e logarítmica: capítulo 7 do livro Pré-Cálculo: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582603215/cfi/126 o Funções trigonométricas: capítulo 8 do livro Pré-Cálculo: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582603215/cfi/150 Aulas de Revisão Você pode ter acesso à aulas de exercício de fixação de Cálculo Diferencial e Integral I. Para isso entre em seu ambiente e clicar na aba APOIO AO ESTUDO e em seguida Biblioteca digital: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582603215/cfi/34!/4/4@0.00:7.65 https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582603215/cfi/34!/4/4@0.00:7.65 https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582603215/cfi/94 https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582603215/cfi/126 https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582603215/cfi/150 AULA ATIVIDADE TUTOR Ao clicar irá aparecer a seguinte tela: No campo busca digite: ESTUDOS CONTINUADOS EM MATEMÁTICA: AULAS DE FIXAÇÃO: CÁLCULO Ao clicar em buscar irá aparecer uma lista de aulas de fixação que incluem: Cálculo Diferencial e Integral I. É só clicar na aula de exercícios que você quiser assistir! AULA ATIVIDADE TUTOR Bons Estudos!
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