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31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 1/19 MINICURSO 2 AS FUNÇÕES E SUAS DERIVADAS UNIDADE 2 REGRAS DE DERIVAÇÃO Slide 7 de 7 Calcule a derivada das seguintes funções: I. f(x) = 3 + x−−√ II. f(x) = 5 + 3x−2 III. f(x) = 3x + 1 x V I. f(x) = 6 +x3 x−−√3 As respectivas respostas dos itens acima são: a I. (x) =f ′ 12 x√ II. (x) =f ′ −6 x3 III. (x) = 3 −f ′ 1 x2 V I. (x) = 18 +f ′ x2 1 3 x2√ 3 b I. (x) =f ′ 2x√ II. (x) =f ′ 6 x3 III. (x) = 3 +f ′ 1 x2 V I. (x) = 18 +f ′ x2 1 3 x3√ c I. (x) = −f ′ 12 x√ II. (x) =f ′ −6 x3 QUESTÃO 1 DE 5 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 2/19 III. (x) = 3 −f ′ 1 x2 V I. (x) = 18 +f ′ x2 1 3 x2√ 3 d I. (x) =f ′ 2x√ II. (x) =f ′ 6 x3 III. (x) = 3 +f ′ 1 x2 V I. (x) = 18 +f ′ x2 1 3 x3√ Nenhuma das alternativas anteriorese Respostas - Questão 1 Para resolver essas derivadas, vamos utilizar as propriedades de derivação: Se então . Considere um número real Se então . Considere e números reais Se então Se então um número real. a) f(x) = a, (x) = 0f ′ a b) h(x) = ax + b, (x) = ah′ a b c) n(x) = g(x) + m(x), (x) + (x)g′ m′ d) r(x) = a , xn (x) = n ⋅ a ⋅ n − 1).Considere a r′ x( I. f(x) = 3 + x −−√ f(x) = 3 + ⟹ (x) = (3 + ( x −−√ f ′ )′ x −−√ )′ ⟹ (x) = 0 + (f ′ x 1 2 )′ ⟹ (x) = ⋅f ′ 1 2 x −1 1 2 ⟹ (x) = ⋅f ′ 1 2 x −1 2 ⟹ (x) = ⋅f ′ 1 2 1 x 1 2 ⟹ (x) =f ′ 1 2 x −−√ II. f(x) = 5 + 3x−2 f(x) = 5 + 3 ⟹ (x) = (5 + ( 3 x−2 f ′ )′ x−2 )′ 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 3/19 ⟹ (x) = 0 + (−2) ⋅ 3f ′ x−2−1 ⟹ (x) = −6f ′ x−3 ⟹ (x) =f ′ −6 x3 III. f(x) = 3x + 1 x f(x) = 3x + ⟹ (x) = (3x + (1 x f ′ )′ 1 x )′ ⟹ (x) = 3 + (f ′ x−1)′ ⟹ (x) = 3 + (−1)f ′ x−1−1 ⟹ (x) = 3 −f ′ x−2 ⟹ (x) = 3 −f ′ 1 x2 IV. f(x) = 6 +x3 x −−√3 f(x) = 6 + ⟹ (x) = (6 + (x3 x −−√3 f ′ x3) ′ x −−√3 ) ′ ⟹ (x) = 3 ⋅ 6 + ( f ′ x3−1 x 1 3 )′ ⟹ (x) = 3 ⋅ 6 + ⋅f ′ x2 1 3 x −1 1 3 ⟹ (x) = 18 + ⋅f ′ x2 1 3 x− 2 3 ⟹ (x) = 18 + ⋅f ′ x2 1 3 1 x 2 3 ⟹ (x) = 18 + f ′ x2 1 3 x2 −−−√3 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 4/19 Calcule sabendo que é igual a: (x) f ′ f(x) I. 3 + 3x2 5x − 3 II. ⋅x−−√ 3 + 2x3 As respectivas respostas dos itens acima são: a I. 15 − 18x − 15x 2 (5x − 3)2 II. − 1 2 x −−√ 9x2 ( + 2x2 )2 b I. 15 − 18x − 15x2 (5x − 3)2 II. − 1 2 x −−√ 9x2 ( + 2x3 )2 c I. 15 − 18x − 15x2 (5x − 3)2 II. 1 − 9x2 2 − ( + 2x−−√ x3 )2 d I. 15 − 18x + 15x2 (5x − 3)2 II. − 1 2 2 –√ 9x2 ( + 2x3 )2 Respostas - Questão 2 Para resolver essas derivadas, vamos utilizar algumas propriedades de derivação, mas as principais delas são as regras do quociente e do produto: f(x) = ⟹ (x) = g(x) h(x) f ′ (x) ⋅ h(x) − g(x) ⋅ (x) g′ h′ [ h(x) ]2 QUESTÃO 2 DE 5 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 5/19 Vamos resolver cada uma dessas derivadas separadamente: f(x) = g(x) ⋅ h(x) ⟹ (x) = (x) ⋅ h(x) + g(x) ⋅ (x)f ′ g′ h′ I. f(x) = 3 + 3 x2 5x − 3 f(x) = ⟹ (x) = 3 + 3 x2 5x − 3 f ′ (3 + 3 ⋅ (5x − 3) − (3 + 3) ⋅ (5x − 3 x2 )′ x2 )′ [ 5x − 3 ]2 ⟹ (x) =f ′ (6x) ⋅ (5x − 3) − (3 + 3) ⋅ (5) x2 [ 5x − 3 ]2 ⟹ (x) =f ′ 30 − 18x − 15 − 15 x2 x2 (5x − 3)2 ⟹ (x) =f ′ 15 − 18x − 15 x2 (5x − 3)2 II. f(x) = ⋅ x −−√ 3 + 2 x3 f(x) = ⋅ ⟹ (x) = ( + ( ∗x −−√ 3 + 2 x3 f ′ x −−√ ) ′ 3 + 2 x3 )′ g(x) = = ⟹ (x) = ⋅x −−√ x 1 2 g′ 1 2 x −1 1 2 ⟹ (x) = ⋅g′ 1 2 x− 1 2 ⟹ (x) = ⋅g′ 1 2 1 x 1 2 ⟹ (x) =g′ 1 2 x −−√ 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 6/19 Voltando em temos: h(x) = ⟹ (x) = 3 + 2 x3 h′ (3 ⋅ ( + 2) − 3 ⋅ ( + 2 )′ x3 x3 )′ ( + 2 x3 )2 ⟹ (x) =h′ 0 − 3(3 ) x2 ( + 2 x3 )2 ⟹ (x) =h′ − 9 x2 ( + 2 x3 )2 ∗, f(x) = ⋅ ⟹ (x) = ( + ( ∗x −−√ 3 + 2 x3 f ′ x −−√ ) ′ 3 + 2 x3 )′ ⟹ (x) = −f ′ 1 2 x −−√ − 9 x2 ( + 2 x3 )2 Calcule sabendo que é igual a: (x) g′ g(x) I. ⋅ cosxex II. 1 + ex 1 − ex III. ⋅ ln x + 2x2 ex VI. ln x x Dica 1: (ln x =)′ 1 x Dica 2: ( =ex)′ ex As respectivas respostas dos itens acima são: a I. ⋅ (cosx − senx)ex QUESTÃO 3 DE 5 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 7/19 II. 2ex (1 + ex)2 III. x ln x − (x + 1)(1 + ln ) (x ln x)2 IV . 1 − ln x x2 b I. ⋅ (cos x − sen x)ex II. 2ex (1 − ex)2 III. (2x ⋅ ln x + x) + (2 )ex IV . 1 − ln x x2 c I. ⋅ (cos x + sen x)ex II. 2ex (1 − ex)2 III. x ln x − (x + 1))(1 + ln x) (x ln x)2 IV . 1 + ln x x2 d I. ⋅ (cos x − sen x)ex II. 2ex (1 − ex)2 III. (2x ⋅ ln x + x) + (2 )ex IV . 1 + ln x x2 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 8/19 Respostas - Questão 3 Para resolver essas derivadas, vamos utilizar as propriedades e regras de derivação, dentre elas, as principais são as regras do produto e do quociente, a saber: f(x) = ⟹ (x) = n(x) h(x) f ′ (x) ⋅ h(x) − n(x) ⋅ (x) n′ h′ [ h(x) ]2 f(x) = n(x) ⋅ h(x) ⟹ (x) = (x) ⋅ h(x) + n(x) ⋅ (x)f ′ n′ h′ I. g(x) = ⋅ cos xex g(x) = ⋅ cos x ⟹ (x) = ( ⋅ cos x + ⋅ (cos xex g′ ex)′ ex )′ ⟹ (x) = ( ) ⋅ cos x + ⋅ (−sen x)g′ ex ex ⟹ (x) = (cos x − sen x)g′ ex II. g(x) = 1 + ex 1 − ex g(x) = ⟹ (x) = 1 + ex 1 − ex g′ (1 + ⋅ (1 − ) − (1 + ) ⋅ (1 − ex)′ ex ex ex)′ (1 − ex)2 ⟹ (x) =g′ ( ) ⋅ (1 − ) − (1 + ) ⋅ ( − ) ex ex ex ex (1 − ex)2 ⟹ (x) =g′ (1 − ) + (1 + ) ex ex ex ex (1 − ex)2 ⟹ (x) =g′ (1 − + 1 + ) ex ex ex (1 − ex)2 ⟹ (x) =g′ 2 ex (1 − ex)2 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 9/19 Para resolver essa derivada, você deve saber que: Dessa forma, III. g(x) = ⋅ ln x + 2x2 ex ( = 2xx2 )′ (ln x =)′ 1 x ( ⋅ ln x = ( ⋅ ln x + ⋅ (ln x = 2x ⋅ ln x + ⋅x2 )′ x2 )′ x2 )′ x2 1 x (2 = (2 ⋅ 2 + 2 ⋅ ( = 2ex)′ )′ ex ex)′ ex g(x) = ⋅ ln x + 2 ⟹ (x) = ( ⋅ ln x + (2x2 ex g′ x2 )′ ex)′ ⟹ (x) = 2x ⋅ ln x + ⋅ + 2g′ x2 1 x ex ⟹ (x) = 2x ⋅ ln x + x + 2g′ ex IV. g(x) = ln x x g(x) = ⟹ (x) = ln x x g′ (ln x ⋅ x − ln x(x )′ )′ x2 ⟹ (x) =g′ ⋅ x − ( ln x) ⋅ 1 1 x x2 ⟹ (x) =g′ 1 − ln x x2 Calcule as derivadas das seguintes funções: I. f(x) = cos(3x) QUESTÃO 4 DE 5 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 10/19 II. III. IV. As respectivas respostas dos itens acima são: g(x) = (3 + 1x2 )3 h(x) = ln( + 3)x2 k(x) = x − 1 x + 1 − −−−− √3 a I. (x) = sen(3x) ⋅ 3f ′ II. (x) = −18x(3 + 1g′ x2 )2 III. (x) =h′ 2x + 3x2 IV . (x) =k′ 1 3 ( x − 1 x + 1 ) 2 − −−−−−−−− ⎷ 3 b I.(x) = −sen(3x) ⋅ 3f ′ II. (x) = 18x(3 + 1g′ x2 )2 III. (x) =h′ 2x + 3x2 IV . (x) =k′ 1 ( x − 1 x + 1 ) 2 − −−−−−−−− ⎷ 3 c I. (x) = −sen(3x) ⋅ 3f ′ II. (x) = 18x(3 + 1g′ x2 )2 III. (x) =h′ 2x + 3x2 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 11/19 IV . (x) = ⋅k′ 1 3 ( x − 1 x + 1 ) 2 − −−−−−−−− ⎷ 3 2 (x + 1)2 d I. (x) = sen(3x) ⋅ 3f ′ II. (x) = 18x(3 + 1g′ x2 )2 III. (x) =h′ 2x + 3x2 IV . (x) =k′ 1 ( x − 1 x + 1 ) 2 − −−−−−−−− ⎷ 3 Nenhuma das alternativas anteriorese Respostas - Questão 4 Para responder os itens dessa questão, precisamos saber a regra da cadeia e aplicá-la a cada um deles. I. f(x) = cos(3x) Seja Assim, Além disso, Portanto, u = 3x. cos(3x) = cos(u) = 3 du dx = co (u) ⋅f ′ s′ u′ = co (u) ⋅f ′ s′ u′ = −sen(3x) ⋅ 3f ′ II. g(x) = (3 + 1x2 )3 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 12/19 Seja Assim, Além disso, Portanto, u = 3 + 1. x2 (3 + 1 = (ux2 )3 )3 = 6x du dx = 3(u ⋅g′ )2 u′ = 3(u ⋅g′ )2 u′ = 3(3 + 1 ⋅ 6xg′ x2 )2 = 18x(3 + 1g′ x2 )2 III. h(x) = ln( + 3)x2 Seja Assim, Além disso, Portanto, u = + 3. x2 ln( + 3) = ln(u)x2 = 2x du dx = l (u) ⋅h′ n′ u′ = l (u) ⋅h′ n′ u′ = ⋅h′ 1 u u′ = ⋅ 2xh′ 1 + 3x2 IV. k(x) = x − 1 x + 1 − −−−−−− √3 Para resolver essa derivada, você deve saber que se então Caso tenha dúvidas, tente derivar utilizando a regra da derivada de potência ( ). n(a) = = , a −−√3 a 1 3 (a) = . n′ 1 a2 −−√3 [ = n ⋅ an ]′ an−1 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 13/19 Seja Assim, Ainda, precisamos calcular : u = . x − 1 x + 1 = x − 1 x + 1 − −−−−− √3 u −−√3 du dx u = x − 1 x + 1 Assim, =u′ (x − 1 ⋅ (x + 1) − (x − 1) ⋅ (x + 1 )′ )′ (x + 1)2 =u′ 1 ⋅ (x + 1) − (x − 1) ⋅ 1 (x + 1)2 =u′ x + 1 − x + 1 (x + 1)2 =u′ 2 (x + 1)2 Por fim, k(x) = x − 1 x + 1 − −−−−−− √3 k(x) = x − 1 x + 1 − −−−−−− √3 k(x) = u −−√3 (x) = ⋅k′ u −−√3 u′ (x) = ⋅k′ 1 3 u2 −−√3 u′ (x) = ⋅k′ 1 3 ⋅ ( ) x − 1 x + 1 2 − −−−−−−−−− ⎷ 3 2 (x + 1)2 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 14/19 Funções Analise as funções a seguir e determine suas derivadas: Em relação à essas funções, associe o gráfico de cada função primitiva (antes de derivar) ao de sua função derivada. Os gráficos das funções primitivas vão de à . Os outros gráficos são das funções derivadas. Assim, no gráfico das derivadas você deve selecionar o número do gráfico da sua função primitiva. Dica: Por exemplo, se você acha que o gráfico é referente à então você vai analisar os quatro últimos gráficos (de à ) e palpitar sobre qual se refere à . Nesse gráfico que você acha que representa marque a opção pois assim, associará o gráfico de com o de . Para a análise desses gráficos, não utilize calculadora gráfica, pois assim, você pode observar melhor o comportamento de cada um. g(x) = 1 x m(x) = ln x n(x) = ex o(x) = 2x + 1− −−−−√ I IV I m(x) = ln x, a d (x)m′ (x), m′ I, m(x) (x)m′ I II III IV QUESTÃO 5 DE 5 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 15/19 Gráficos a b III IV 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 16/19 c d I II 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 17/19 Respostas - Questão 5 Nesse quadro encontram-se as respostas para os gráficos das funções. Primeiramente, vamos analisar detalhadamente cada gráfico, pois acreditamos que se você errou essa questão, a probabilidade de ter dificuldades com gráficos é grande. Mas, caso você não tenha interesse nessas análises e só queria saber as correspondências corretas, veja quais são: Agora, se o seu caso é o da pessoa que tem dificuldades para analisar gráficos, fique tranquilo(a) que nunca é tarde demais! Vamos verificar a derivada de cada função? Como o enunciado do exercício disse, os gráficos de I à IV são das funções dadas ( e ). Então vamos analisar cada uma delas, juntamente com suas derivadas. Gráfico I: Gráfico : n(x) = . ex c (x) = . n′ ex Gráfico II: Gráfico : g(x) = . 1 x b (x) =g′ −1 x2 Gráfico III: Gráfico : o(x) = 2x + 1 − −−−−−√ a (x) = o′ 1 2x + 1 − −−−−−√ Gráfico IV: Gráfico : m(x) = ln x. d (x) =m′ 1 x g(x), m(x), n(x) o(x) g(x) = 1 x g(x) = = 1 x x−1 (x) = −1 ⋅g′ 1 x2 Vamos analisar o domínio e contradomínio dessas funções? Veja bem, em temos que quando é positivo, também é. Se é negativo, também é. Quando é muito grande (em módulo) positivamente, ou seja, se tende a infinito positivo, então é muito pequeno (se aproxima de zero pela direita - por valores positivos). Quando é muito pequeno (mas grande em módulo), ou seja, se tende a infinito negativo, então é muito pequeno e negativo (se aproxima de zero pela esquerda). Assim, para essa função, podemos descartar os gráficos I, III e IV. Assim, descobrimos que o gráfico de é o II. E o de sua derivada? g(x) = y = , 1 x x y x y x x y x x y g(x) = 1 x Note que a função derivada de é Independente do sinal de sempre será positivo e, dessa forma, sempre será negativo. Ora, o único gráfico das derivadas (de à ) que só tem valores negativos para é o gráfico Logo, o gráfico deve ser relacionado ao gráfico II. g(x) (x) = −1 ⋅ .g′ 1 x2 x, x2 (x) = g′ −1 x2 a d y b. b 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 18/19 m(x) = ln x Vimos anteriormente que se então . O gráfico dessa derivada, é igual ao gráfico de e, assim, no gráfico das derivadas fica fácil localizá-lo (letra ). Vamos encontrar dentre os gráficos de I à IV, qual o de . Primeiramente, devemos lembrar da definição de logaritmo: m(x) = ln x, (x) =m′ 1 x g(x) d m(x) = ln x lo b = c ⟺ = bga ac O logaritmo natural (ln) é, por definição, o logaritmo na base : e lnx = d ⟺ lo x = d ⟺ = xge ed Como é diferente de 0, né? Além disso, em não pode ser negativo, pois não existe número real tal que resultará nesse negativo. Disso, concluímos que o gráfico da função é o IV. Assim, relacionamos o gráfico IV ao gráfico . e = 1, e0 y = ln x, x d, ed x m(x) = ln x d n(x) = ex Vimos anteriormente que se não pode ser negativo, pois não existe número real tal que resultará nesse negativo. Disso, concluímos que o gráfico dessa função só passa pelos valores positivos de . Além disso, quando . Dos gráficos que sobraram, podemos dizer que o gráfico I se refere à Como a derivada de é então os dois gráficos são iguais, restando-nos associar I à n(x) = = f, f ex x, ex f y x = 0, y = 1 n(x) = .ex n(x) (x) = , n′ ex c. o(x) = 2x + 1 − −−−−−√ De cara, quando nos deparamos com uma raiz quadrada (no conjunto dos números reais), sabemos que não existe saída negativa. Ou seja, e . Para ser igual a zero, também tem que ser, ou seja, deve ser igual a . Podemos visualizar facilmente isso no gráfico II. A derivada dessa função é Como o denominador não pode ser negativo, sempre será negativa (veja no gráfico ). y = ≥ 0 2x + 1 − −−−−−√ 2x + 1 ≥ 0 y 2x + 1 x = 0, 512 (x)= .o′ −1 2x + 1 − −−−−−√ (x) o′ b 31/10/2021 17:37 Matemática - Cálculo https://avamec.mec.gov.br/#/instituicao/labtime/curso/8901/unidade/4806/acessar 19/19 Respondidas 5 de 5 questões. SLIDE 7 DE 7 ANTERIOR PRÓXIMO IR PARA O SLIDE: 1 2 3 4 5 6 7 REFAZER ATIVIDADE REALIZAÇÃO E PRODUÇÃO: https://avamec.mec.gov.br/ava-mec-ws/instituicao/labtime/conteudo/modulo/2821/m2/uni2/slide6.html javascript:void(0) https://avamec.mec.gov.br/ava-mec-ws/instituicao/labtime/conteudo/modulo/2821/m2/uni2/slide1.html https://avamec.mec.gov.br/ava-mec-ws/instituicao/labtime/conteudo/modulo/2821/m2/uni2/slide2.html https://avamec.mec.gov.br/ava-mec-ws/instituicao/labtime/conteudo/modulo/2821/m2/uni2/slide3.html https://avamec.mec.gov.br/ava-mec-ws/instituicao/labtime/conteudo/modulo/2821/m2/uni2/slide4.html https://avamec.mec.gov.br/ava-mec-ws/instituicao/labtime/conteudo/modulo/2821/m2/uni2/slide5.html https://avamec.mec.gov.br/ava-mec-ws/instituicao/labtime/conteudo/modulo/2821/m2/uni2/slide6.html https://avamec.mec.gov.br/ava-mec-ws/instituicao/labtime/conteudo/modulo/2821/m2/uni2/slide7.html http://www.labtime.ufg.br/ http://www.ufg.br/ https://avamec.mec.gov.br/ava-mec-ws/instituicao/labtime/conteudo/modulo/2821/m2/uni2/index.html