Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 2019 2019 © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 2 APRESENTAÇÃO A disciplina Cálculo I faz parte de todas as matrizes curriculares dos cursos de Engenharia, Ciência da Computação e cursos afins. Nele o estudante começa a ter contato com a matemática do ensino superior, aplicada aos conhecimentos que serão úteis aos discentes nos demais semestres do curso. Ao longo das aulas o estudante revisa alguns conteúdos da disciplina Fundamentos de Ciências Exatas e aprende os conceitos e principais resultados associados aos conceitos de Limites, Derivadas e Integrais de funções de uma variável, sempre focando na teoria e aplicações em problemas do dia a dia de um profissional da área de exatas. © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 3 ORIENTAÇÕES ACADÊMICAS Para tornar-se um profissional competente naquilo que faz, o mercado de trabalho exige que você mantenha uma atitude de buscar aprender sempre, de modo cada vez mais ativo e autônomo. Pensando nisso, suas aulas utilizam metodologias ativas, que buscam levá-lo(a) a envolver-se nas atividades e fomentar uma aprendizagem realmente significativa. As aulas são estruturadas em 3 partes: Todos esses momentos são importantes, pois constroem um todo planejado para que você compreenda e se aproprie dos conhecimentos da disciplina. No entanto, isso não acontecerá de forma passiva: por melhor que seja o plano de aula do professor ou sua didática, só VOCÊ pode construir seus conhecimentos. Por isso, é essencial que você mantenha uma atitude positiva de aprendizagem, que se traduz em: Chegar no horário de início e ficar até o final da aula. Participar ativamente das propostas de trabalho de cada aula. Anotar as explicações e orientações do professor(a). Respeitar as opiniões divergentes de colegas ou do professor. Buscar fundamentar suas opiniões com dados científicos. Fazer os exercícios indicados como atividades extraclasse. Além disso, organizamos um conjunto de orientações para ajudá-lo(a) a ir além do que você aprende nas aulas. A seguir você encontrará uma ficha para cada aula, com indicações de sites, bibliografias e atividades para o aprofundamento dos temas tratados em sala. Aproveite mais essa oportunidade de aprendizagem! © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 4 VOCÊ EM AÇÃO © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 5 SEMANA 1: Funções e conceito de Limite VERIFIQUE! Prepare seus estudos! Nesta semana, você deverá ser capaz de: Recordar conceitos fundamentais sobre Funções Reais: Função Constante, Polinomiais de grau n, Exponenciais, Logarítmicas e Trigonométricas. Aplicar os conceitos de funções ao esboçar gráficos de Funções Reais, bem como reflexões e translações. Compreender intuitivamente o conceito de limite de uma função real. Reconhecer e analisar, por meio de gráficos, os limites laterais, os limites no ponto, os limites infinitos e no infinito. PESQUISE! Aprofunde seus estudos pesquisando na internet e consultando a bibliografia da disciplina sobre: Se quiser conhecer a história do Cálculo, quem são os criadores, entre outras curiosidades, assista ao vídeo: “A História do Cálculo” (24:35). Disponível em https://www.youtube.com/watch?v=6HI47rcOiAE Compreenda e analise outros contextos relacionados ao surgimento do Cálculo, tais como o Problema da Tangente e da Velocidade de um objeto no Capítulo 2 (p.76 a 86): STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. Pesquise possibilidade de aplicações de Limite na sua engenharia, dentro do contexto do seu curso de graduação. EXPERIMENTE! Realize aplicações práticas sobre o que está aprendendo: Defina uma função e teste, utilizando o esboço gráfico por meio do Geogebra, as conclusões estabelecidadas em aula sobre os movimentos das funções. Crie um problema relacionado ao contexto do seu curso de graduação para ser analisado graficamente de acordo com a aplicação pesquisada. Sugestão de exercícios para aplicar os conceitos estudados: 4 ao 10, p. 88-89. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. COLABORE! Algumas perguntas chave ligadas às aulas dessa semana merecem sua atenção. O que acha de discuti-las com os seus colegas? Por que o estudo de funções é tão importante na área das Ciências Exatas, como na Engenharia? O que difere a análise gráfica de uma função real da análise de um limite de uma função real? Qual o objetivo ao determinarmos o limite de uma função real? © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 6 ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM 1. Esboce o gráfico de cada função a seguir. a) 𝑓(𝑥) = { 𝑥 + 1, 𝑠𝑒 𝑥 ≤ −1 2, 𝑠𝑒 − 1 < 𝑥 < 2 2𝑥 , 𝑠𝑒 𝑥 > 2 b) 𝑓(𝑥) = { 0, 𝑠𝑒 𝑥 < −3 𝑜𝑢 2 < 𝑥 < 3 |𝑥2 − 4|, 𝑠𝑒 − 2 < 𝑥 ≤ 2 𝑙𝑜𝑔3𝑥, 𝑠𝑒 𝑥 > 3 2. Usando movimentação gráfica, esboce o gráfico de cada função dada a seguir. a) 𝑓(𝑥) = √𝑥 + 1 − 3 b) 𝑓(𝑥) = 4𝑥 + 2 c) 𝑓(𝑥) = ln (𝑥 − 2) d) 𝑓(𝑥) = 𝑠𝑒𝑛(𝑥 − 𝜋) e) 𝑓(𝑥) = cos(𝑥) + 3 f) f(𝑥) = 𝑒𝑥 − 1 © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 7 3. Explique o que significa dizer que lim 𝑥→5− 𝑓(𝑥) = 4 e lim 𝑥→5+ 𝑓(𝑥) = 9. Nesta situação, é possível que exista o lim 𝑥→5 𝑓(𝑥)? Por quê? 4. (STEWART, 2013 - adaptada) Analise cada gráfico apresentado e defina cada quatidade, se existir. Se não existir, explique por quê. A) B) © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 8 C) D) © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 9 E) © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 10 SEMANA 2: Continuidade, Limites e Limites Indeterminados VERIFIQUE! Prepare seus estudos! Nesta semana, você deverá ser capaz de: Compreender e aplicar o conceito de limite de uma função real. Deduzir e aplicar a Propriedade da Substituição Direta para o cálculo de Limites. Compreender e aplicar o conceito de continuidade de uma função (local e global). Aplicar as Propriedades de Limites. Reconhecer e analisar limites indeterminados (funções racionaiscom denominador zero). Criar estratégias algébricas para o cálculo de Limites Indeterminados. Calcular Limites aplicando as propriedades e Limites Indeterminados. PESQUISE! Aprofunde seus estudos pesquisando na internet e consultando a bibliografia da disciplina sobre: Analise as descontinuidades das funções reais e como essas influenciam no cálculo de limites através da leitura da seção 2.2 (p. 80): STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. Para pensar em situações que utilizam o conceito de limite, assista ao vídeo: “Limites - Introdução” (8:10). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=ajVlmbrgpDc&list=PLUyhCZ- szXJdrBjcjRTBp3pC7yR_U-3t0 EXPERIMENTE! Realize aplicações práticas sobre o que está aprendendo: Retorne aos cálculos de limites indeterminados. Utilizando o Geogebra plote a função original e a função simplificada. Analise graficamente o limite da função. Corresponde ao limite calculado? As funções são iguais? Exercícios para praticar Cálculo de Limites: 2, 10, 11 ao 31 (ímpares), p. 98. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. Exercícios para praticar Continuidade: 2, 3, 35, 37, 44, p. 117-118. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. COLABORE! Algumas perguntas chave ligadas às aulas dessa semana merecem sua atenção. O que acha de discuti-las com os seus colegas? Há aplicações reais que envolvam funções descontínuas? Quais possibilidades? Por que é relevante o estudo das funções descontínuas em Cálculo? Por que o resultado de um limite indeterminado equivale ao resultado do limite da função manipulada algebricamente? © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 11 ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM 1) Analisando o gráfico das funções f(x), g(x) e h(x), defina: a) lim 𝑥→1+ 𝑓(𝑥) b) lim 𝑥→1+ 𝑔(𝑥) c) lim 𝑥→1+ ℎ(𝑥) d) lim 𝑥→1− 𝑓(𝑥) e) lim 𝑥→1− 𝑔(𝑥) f) lim 𝑥→1− ℎ(𝑥) g) lim 𝑥→1 𝑓(𝑥) h) lim 𝑥→1 𝑔(𝑥) i) lim 𝑥→1 ℎ(𝑥) j) f(1) k) g(1) l) h(1) © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 15 2) As funções acima são contínuas? O que é comum ao gráfico das três funções? 3) Dado o gráfico da função f abaixo, determine o que se pede, justificando suas respostas. f tem limite em xo=-1? f é contínua nesse ponto? f tem limite em xo=1? f é contínua nesse ponto? 4) a) Esboce o gráfico das funções abaixo e calcule os limites laterais nos pontos onde estas funções mudam de sentenças: a) 𝑓(𝑥) = { 𝑥2 − 1; 𝑠𝑒 𝑥 < 2 3; 𝑠𝑒 𝑥 = 2 −𝑥 + 5; 𝑠𝑒 𝑥 > 2 𝑔(𝑥) = { 𝑥2 − 1; 𝑠𝑒 𝑥 < 2 4; 𝑠𝑒 𝑥 = 2 −𝑥 + 5; 𝑠𝑒 𝑥 > 2 ℎ(𝑥) = { 𝑥 + 2; 𝑠𝑒 𝑥 < −1 2; 𝑠𝑒 𝑥 = −1 𝑥2; 𝑠𝑒 − 1 < 𝑥 < 1 −𝑥 + 2; 𝑠𝑒 𝑥 ≥ 1 b) Verifique se as funções f e g são contínuas no ponto xo=2. Justifique suas respostas. c) Verifique se a função h é contínua nos pontos x=-1 e x=1. Justifique suas respostas. 5) Calcule os seguintes limites indeterminados: (método da fatoração) a) b) c) d) )1(f )x(f mil )x(f mil 1 x 1 x )1(f )x(f mil )x(f mil 1 x 1 x 3x4x 2x3x lim 2 2 1x x2x 8x2 lim 2 2 2x 4x 8x lim 2 3 2x 18x3x 27x lim 2 3 3x x y © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 16 6) Calcule os seguintes limites envolvendo raízes: (multiplicação e divisão pelo conjugado) a) b) c) 7) Calcule os seguintes limites: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) 3x 18x2 lim 9x 2x 16x lim 2 4x 1x 25x 1x lim x2x 4x lim 2 2 2x 1x 1x2x lim 3 2 1x 4t4t3 4t lim 2 2 2t 1 lim x 1x3x2 2xx4x3 23 23 x 16)x4( lim 2 0x 3x8x 9x6x lim 3 3 3x 1x8 2x3x2 lim 3 2 21x 2x 8x lim 3 2x 3 2 2 2x 2x5x3 4x lim 2x 16x lim 2 4x x 2 2x lim 0x 1x 1x lim 1x © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 17 SEMANA 03: Limites Infinitos e no Infinito VERIFIQUE! Prepare seus estudos! Nesta semana, você deverá ser capaz de: Identificar os limites com indeterminações que envolvem o infinito. Aplicar as propriedades operatórias para cálculo de limites envolvendo infinitos. Resolver limites infinitos e no infinito. Identificar as assíntotas horizontais e verticais de uma dada função. Resolver situações-problema envolvendo limites infinitos e limites no infinito. PESQUISE! Aprofunde seus estudos pesquisando na internet e consultando a bibliografia da disciplina sobre: Analise o comportamento da função real f(x) = 𝑥²−1 𝑥+1 , tornando os valores de x arbitrariamente grandes (positivo e negativo) e em seguida verificar o que acontece com f(x). Em seguida, avalie os limites dos exemplos 1, 2, 3, 8, 9 e 10 presentes na seção 2.6 (p. 117 a 124): STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. No intuito de visualizar situações que utilizem o conceito de limites envolvendo infinitos, assista ao as aulas 10 e 11 do curso de Cálculo do professor Ferreto. Disponível em: Aula 10: https://youtu.be/sWY48bq1IoA?list=PLTPg64KdGgYhACfQUtMf3CuhWOfLoTf_a Duração: 39’47’’ Aula 11: https://youtu.be/MKms8CesZn8?list=PLTPg64KdGgYhACfQUtMf3CuhWOfLoTf_a Duração: 34’05’’ EXPERIMENTE! Realize aplicações práticas sobre o que está aprendendo: Por meio de uma tabela, construa os gráficos das funções f(x) = 1 𝑥² e g(x) = 1 (𝑥+1)² , em folha de papel milimetrado, quando x se aproxima de 0 e -1 respectivamente, e analise os resultados obtidos. Use o Geogebra para analisar os limites 𝐥𝐢𝐦 𝒙→𝟑− 𝟏 𝟑−𝒙 e 𝐥𝐢𝐦 𝒙→𝟑− 𝟏 𝟑−𝒙 , o que você pode perceber quando a variável x se aproxima do infinito? Você sabe o nome que é dado a este tipo de gráfico? Dialogue com seus colegas e professor sobre o comportamento deste tipo de gráfico. © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 18 COLABORE! Algumas perguntas chave ligadas às aulas dessa semana merecem sua atenção. O que acha de discuti-las com os seus colegas? 1. Onde podemos aplicar limites envolvendo infinitos? 2. O que são assíntotas e quais são as funções trabalhadas em cálculo que possuem assíntotas? ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM Por meio de um celular, tablet ou computador, a resolva as questões sugeridasno link a seguir e em seguida analise o seu desempenho discuta com os seus colegas as estratégias utilizadas por eles nas questões assertivas. https://forms.office.com/Pages/ResponsePage.aspx?id=nqplKssl7kiFm3JpfMgFXDlI0iW8hftCgfcN3zck9X JUNlZFVDdCUlgzNzRXM1VPVkhLOVBVVDE4My4u 1) Calcule os limites a seguir, se existirem: a) lim 𝑥→0 (𝑥3 + √𝑥 + 1 𝑥2 ) b) lim 𝑥→+∞ (3𝑥5 − 4𝑥3 + 1) c) lim 𝑥→−1 5𝑥+2 |𝑥+1| d) lim 𝑥→2+ 𝑥2+3𝑥+1 𝑥2+𝑥−6 e) lim 𝑥→+∞ 𝑥2+3 𝑥+2 f) lim 𝑥→+∞ 5−𝑥³ 8𝑥+2 g) lim 𝑥→+∞ 2𝑥4+3𝑥2+2𝑥+1 4−𝑥4 h) lim 𝑥→+∞ 𝑥2+3𝑥−1 𝑥3−2 © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 19 i) lim 𝑥→−3+ 𝑥2+6𝑥−16 𝑥+3 j) lim 𝑥→+∞ 2𝑥²−5𝑥+6 −𝑥3−6𝑥2−𝑥+2 k) lim 𝑥→+∞ 2𝑥²−2𝑏𝑥+𝑎𝑥−𝑎𝑏 3𝑐𝑥2−𝑐𝑘𝑥+3𝑑𝑥−𝑑𝑘 2) O custo médio por unidade (em dólares) que a Companhia Whasnt Ville tem ao fabricar X resistores é dado pela função C(x) = 1,8 + 3000 𝑥 . Calcule lim 𝑥→+∞ 𝐶(𝑥) e interprete o resultado obtido. 3) Um tanque contém 5000 litros de água pura. Salmoura contendo 30 g de sal por litro de água é bombeada dentro do tanque a uma taxa de 25 l/minuto. Nestas condições, a concentração de sal após t minutos (em gramas por litro) é dada por 𝐶(𝑡) 30𝑡 200+𝑡 . O que acontece com a concentração de sal quando t → +∞? 4) Considere a função f: R→R definida por: f(x) = { 2𝑥 + 1, 𝑠𝑒 𝑥 < 0 𝑥 + 2, 𝑠𝑒 0 ≤ 𝑥 < 2 −(𝑥 − 3)2 + 4, 𝑠𝑒 𝑥 ≥ 2 a) Esboce o gráfico da função f(x), identificando sua imagem. b) Com base no gráfico, complete a tabela abaixo. f(0) + f(2) lim 𝑥→−∞ 𝑓(𝑥) lim 𝑥→0− 𝑓(𝑥) lim 𝑥→0+ 𝑓(𝑥) lim 𝑥→2− 𝑓(𝑥) lim 𝑥→2+ 𝑓(𝑥) lim 𝑥→∞ 𝑓(𝑥) 5) Determine as assíntotas verticais e horizontais de cada curva. Confira seu trabalho por meio de um gráfico da curva e das estimativas das assíntoras. a) f(x) = 𝑥 𝑥+4 b) f(x) = 2𝑥2+𝑥−1 𝑥2+𝑥−2 c) f(x) = 𝑥3−𝑥 𝑥2−6𝑥+5 © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 20 6.º) Faça uma conjectura sobre o valor do limite lim 𝑥→−∞ 𝑥²𝑠𝑒𝑛 5 𝑥² ao avaliar f (x) = x² sen(5/x²) para x = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50 e 100. Então, confirme seu palpite ao calcular exatamente esse limite. 7.º) Calcule o limite justificando cada passagem com as propriedades dos limites que forem usadas. a) lim 𝑥→∞ 1 𝑥√𝑥 b) lim 𝑥→∞ 5+2𝑥 3−𝑥 c) lim 𝑥→∞ 𝑥+4 𝑥2−2𝑥+5 d) lim 𝑥→∞ 7𝑡3+4𝑡 2𝑡3−𝑡2+3 e) lim 𝑥→−∞ (1−𝑥)(2+𝑥) (1+2𝑥)(2−3𝑥) f) lim 𝑥→−∞ √ 2𝑥2−1 𝑥+8𝑥² g) lim 𝑥→∞ 1 3+√𝑥 h) lim 𝑥→−∞ 𝑠𝑒𝑛²𝑥 𝑥² Nos problemas 8 e 9, use o Geogebra para avaliar as seguintes situações: 8.º) Se f (x) 2x 1, dê o valor de: a) lim f (x) x b) lim f (x) x 2. 9.º) Para f (x) x 1, dê o valor de: a) lim f (x) x b) lim f (x) x 10.º) Para f(x) = 2x³- 3x² - 3x + 2, Calcule: a) lim 𝑥→+∞ 𝑓(𝑥) b) lim 𝑥→−∞ 𝑓(𝑥) c) lim 𝑥→1/2 𝑓(𝑥) © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 21 Resultados: 1.º) a) + ∞ b) + ∞ c) - ∞ d) ∞ e) + ∞ f) - ∞ g) -2 h) 0 i) - ∞ j) -5/6 k) 2/3c 2.º) O cálculo mostra que, à medida que a produção de resistores cresce, o custo médio diminui e se aproxima de 1,8 dólar por unidade. 3.º) A concentração de sal se aproxima de L = 30 g/litro por valores menores do que L. 4.º) 5.º) a) y = 1, x = -4 b) y = 2, x = -2 e x = 1 c) x = 5 6.º) 5 7.º) a) 0 b) -2 c) 0 © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 22 d) 7/2 e) 1/6 f) 1/2 g) 0 h) 0 8.º) a) b) 9.º) a) b) 10.º) a) b) c) 2 REFERÊNCIAS STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 23 SEMANA 04: Derivadas VERIFIQUE! Prepare seus estudos! Nesta semana, você deverá ser capaz de: Reconhecer a derivada como medida de taxa de variação, o que pode ser identificada a partir do coeficiente de uma reta tangente. Calcular, a partir da derivada, a equação de retas tangentes e normais ao gráfico de uma função. Aplicar a tabela de derivadas e regras de derivação (soma e produto por constante) para derivar combinações lineares de funções elementares (funções constantes, potência, exponenciais, logarítmicas, trigonométricas e arcos trigonométricos). PESQUISE! Aprofunde seus estudos pesquisando na internet e consultando a bibliografia da disciplina sobre: Verifique como surgem os limites quando tentamos encontrar a tangente a uma curva ou a velocidade de um objeto através da leitura da seção 2.1 (p. 73 - 76): STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. Observe que este tipo de limite é chamado de derivada e que o mesmo pode ser interpretado como uma taxa de variação. Construa um mapa mental sobre os conceitos iniciais de derivadas usando para isso o material de apoio do site somatemática. Link: https://www.somatematica.com.br/superior/derivada.php Para pensar em situações que utilizam o conceito de derivadas, assista ao vídeo: “Afinal, para que servem as derivadas?” (10:22). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=1OPjFQeGa9Y&index=20&list=PLUyhCZ- szXJdrBjcjRTBp3pC7yR_U-3t0 EXPERIMENTE! Realize aplicações práticas sobre o que está aprendendo: Calcule o 𝐥𝐢𝐦 𝒙→𝟎 𝒇(𝒙+𝒉)−𝒇(𝒙) 𝒉 das funções dadas nos exemplos a seguir e em seguida use as regras de derivação da secção 3.1 da referência bibliográfica descrita abaixo, para confrontar com os resultados obtidos. Exemplos: I) f(x) = x² + 1 II) f(x) = x³ - x III) f(x) = x² + 5x +9 IV) f(x) = 𝟐 𝒙² © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 24 Exercícios para praticar Cálculo de derivadas: Seção 3.1 (p. 166 e 167-Exercícios ímpares): STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. COLABORE! Algumas perguntas chave ligadas às aulas dessa semana merecem sua atenção. O que acha de discuti-las com os seus colegas? O que é a inclinação de uma reta tangente à uma curva? Como determinar a inclinação de uma reta tangente à uma curva em um ponto dado? É possível calcular a inclinação da reta tangente em todos os pontos da função? Como usar o conceito de derivadas em situações-problema? Quais foram as principais técnicas de derivação estudadas? ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM Atividade A: 1.º) Derive as funções seguintes usando as regras estudadas, justificando detalhadamente cada passagem. a) f(x) = x5 b) f(x) = 4x3 c) f(x) = 3x9 + 4x7 – 5x6 d) ( )f x x e) f) 2.º) Dada a função f(x) = x² - 2x + 1, determine a equação da reta tangente à curva f(x) no ponto cuja abscissa é 2. 3.º) Dadas as funções f(x) = x²+ Ax e g(x) = Bx, determinar A e B de tal forma que 4.º) Considere as funções f(x) = x³ - 3x² - 24x + 2 e g(x) = . Determine os intervalos/pontos em que as derivadasf’(x) e g’(x) são positivas, nulas ou negativas. 5.º) Encontre a derivada das seguintes funções usando a definição e em seguida use as regras de derivação para encontrar as derivadas das funções: a) y = 8x² + 3x b) y = 7x² - 5x + 3 6.º) Determine a equação da reta tangente à parábola y = x²- 8x + 9 no ponto (3, -6). 23 32)( xxxxf 7 3 1)( x xxf x² g(x) - f(x) 2x 1 )( ' )( ' xgxf xx x 9²3 3 ³ © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 25 7.º) A equação da reta tangente ao gráfico 1 f(x) x no ponto 1 5, 5 será: a) 25y x 10 0. b) 10y x 7 0. c) 7y 2x 2 0. d) 10y x 10 0. e) 5y x 10 0. 8.º) A derivada da função f, de IR em IR, definida por f(x) = -2x5 + 4x3 + 3x - 6, no ponto de abcissa x0 = -1, é igual a: a) 25 b) 19 c) 9 d) 5 e) 3 9.º) Determine uma equação da reta normal a curva y = x3 – 4 no ponto (2,4) 10º) Determine uma equação da reta normal a curva no ponto (4,-5) 11.º) Determine a equação da reta tangente ao gráfico da função f(x) = x3 + x + 3 no ponto de abscissa x0 = 0. 12.º) Determine a equação da reta tangente ao gráfico da função f(x) = x2 - 3 + 4 no ponto (1, f (1)). 13.º) Uma partícula se move sobre uma trajetória segundo a equação abaixo onde S é dado em metros e t em segundos. Determine a velocidade e aceleração nos valores indicados: a) . Determine a velocidade no instante t = 3 s. b) . Determine a velocidade no instante t = 2 s. c) . Determine a velocidade no instante t = 1 s e aceleração em t = 2 s. 14.º) A taxa de desemprego varia com o tempo. A tabela fornece a porcentagem de desempregados na força de trabalho australiana em meados de 1995 a 2004. 214 10 x y 1102 2 tttS tttS 32 1223 ttttS © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 26 (a) Qual o significado de U´(t)? Quais são suas unidades? (b) Construa uma tabela de valores para U´(t) . 15.º) Seja a P(t) porcentagem da população das Filipinas com idade maior que 60 anos no instante t. A tabela fornece projeções dos valores desta função de 1995 a 2020. a) Qual o significado de P´(t)? Quais são suas unidades? b) Construa uma tabela de valores para P´(t). c) Faça os gráficos de P e P´. REFERÊNCIAS STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 27 SEMANA 5: Regras de derivação VERIFIQUE! Prepare seus estudos! Nesta semana, você deverá ser capaz de: Aplicar a tabela de derivadas e regras de derivação (soma e produto por constante) para derivar combinações lineares de funções elementares (funções constantes, potência, exponenciais, logarítmicas, trigonométricas e arcos trigonométricos). Identificar funções que necessitem das regras do produto e/ou quociente para o cálculo de sua derivada Empregar as regras de derivação (soma, produto por constante, produto e quociente) para calcular derivadas de funções. PESQUISE! Aprofunde seus estudos pesquisando na internet e consultando a bibliografia da disciplina sobre: Analise as diferentes técnicas de derivação do cap. 7 do livro: GUIDORIZZI, Hamilton. Um curso de cálculo. Volume 1. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1986 comparando-as e relacionando-as com a folha de fórmulas dada em anexo. EXPERIMENTE! Realize aplicações práticas sobre o que está aprendendo: Reflita sobre as relações entre limites e derivadas e faça um registro de suas recordações. Baixe o software gratuito Geogebra para as representações do gráfico e de derivadas das funções a serem analisadas. Plote, no Geogebra, uma função constante e gerar a reta tangente através dos comandos do mesmo e verifique a inclinação desta reta tangente comparando com a fórmula correspondente da derivada desta função na folha de fórmulas (em anexo). Plote o gráfico da função identidade, 𝑦 = 𝑥, gerar a reta tangente e verificar que o ângulo formado em seguida, calculem a tangente do mesmo, sempre relacionando o resultado com a fórmula correspondente. Você pode fazer o gráfico das outras funções e suas respectivas derivadas, sempre relacionando com o cálculo das derivadas e fazendo a correspondência com a folha de fórmulas. Exercícios para praticar Cálculo de Limites: 2, 10, 11 ao 31 (ímpares), p. 98. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. Exercícios para praticar Continuidade: 2, 3, 35, 37, 44, p. 117-118. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. COLABORE! Algumas perguntas chave ligadas às aulas dessa semana merecem sua atenção. O que acha de discuti-las com os seus colegas? Qual relação do limite com a derivada? O que é inclinação? O que é reta tangente? O que é inclinação da reta tangente? É possível obter essa inclinação da reta tangente em todos os pontos da função? © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 28 ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM 1. Calcule as derivadas das funções abaixo: a) b) c) d) e) f) 3 x 5 3 x x2y 2 3 )3ln(x6 2 x 3 x tgx3y 23 3x4 e2xln34xy tgx3xcos)3x(y 2 senxexlnxy x2 4x3 1x y 2 © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 29 g) 2. Ache a derivada em relação a x de: a) b) 3. a) Ache a derivada em relação a x de . b) Ache a inclinação da reta tangente a em . 4. Dada a função determine . 5. Determine a derivada das funções: 1x4 senx y xxxf 2)( .12)( xxf xxf )( xy 9x ,13)( 2 xxxf dx df 3 4 5)() )() 11)() xxfc xxfb xfa xxsenyi xxxyh xxfg xxff xxfe xsenxfd cos2 ) 453) 4)() 2)() 3 2 )() 2)() 24 8 3 © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 30 6. Se calcule 7. Dada a função , calcule 8. Dada a função , calcule a derivada de f(x) no ponto 32)( xxf ).2('f xsenxf )( ).6(' f 3 2)( xxf .8x © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 31 SEMANA 6: Regra da Cadeia VERIFIQUE! Prepare seus estudos! Nesta semana, você deverá ser capaz de: Identificar funções compostas. Aplicar a Regra da Cadeia para derivação de funções compostas. PESQUISE! Aprofunde seus estudos pesquisando na internet e consultando a bibliografia da disciplina sobre: Pesquise mais sobre outras possibilidades e/ou problemas de aplicação que envolvama derivação por meio da Regra da Cadeia. Você pode iniciar sua pesquisa estudando o Capítulo 3 do livro: Exercícios Resolução de Problemas com Regra da Cadeia: 58, 79, 80, 81, 82 e 83, p. 185 - 186. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. Após o estudo das aplicações envolvendo Regra da Cadeia pratique resolvendo os Exercícios/Problemas de Aplicação: 58, 79, 80, 81, 82 e 83, p. 185 - 186. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. EXPERIMENTE! Realize aplicações práticas sobre o que está aprendendo: Exercícios para praticar a Derivação – Regra da Cadeia: 1 - 35, p. 185. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. Exercícios para Aplicação Equação Reta Tangente com Regra da Cadeia: 51 e 53, p. 185. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. Valide a resolução das aplicações da equação da Reta Tangente plotando as funções e às equações calculadas no Geogebra. COLABORE! Algumas perguntas chave ligadas às aulas dessa semana merecem sua atenção. O que acha de discuti-las com os seus colegas? Como identificar a função composta? Há alguma característica para identificar? Há aplicações reais que envolvam funções compostas? Quais possibilidades? Dada duas funções: 𝑦 = 𝑓(𝑥) 𝑒 𝑦 = 𝑔(𝑥) a derivada da 𝑓𝜊𝑔 é igual a derivada da 𝑔𝜊𝑓? © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 32 ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM 1) Dada a função, determine a derivada: a) 𝑦 = (𝑥3 + 9)7 b) 𝑦 = √𝑥 + 7 3 c) 𝑦 = 𝑒𝜋+𝑥 d) 𝑦 = 𝑒−2𝑥cos (3𝑥) e) 𝑦 = √ 𝑥2+5𝑥−7 𝑥²+4𝑥 f) 𝑦 = 𝑠𝑒𝑛4(5𝜃) g) 𝑦 = 𝑒−3𝑡.cos (𝑡 2) h) 𝑦 = 𝑡𝑔(cos(2θ)) 2) Usando as regras de derivação, determine a expressão da derivada de cada uma das seguintes funções: a) b) c) d) e) f) ) 3) Determine a 𝑦′𝑒 𝑦′′ da função 𝑦 = 𝑒𝑒 2𝑥 . 4) Determine uma equação da reta tangente ao gráfico de 𝑦 = (1 + 𝑥 + √𝑥 3 )2 no ponto de abscissa xo=1. Ilustre no Geogebra para validação da equação. x3 5 senxy 3 2 3 x 5 x3xlogy arctgxx3y 3x )x2(arcsen1)x(f 3 2 x 5 cosy )1xcos( arc( ln)x(f 3 © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 33 5) Encontre a equação da reta que tangencia a curva 𝑦 = 𝑠𝑒𝑛(𝑠𝑒𝑛(𝑥)) no ponto (π, 0). 6) (STEWART, 2013 – adaptada) O deslocamento de uma partícula em uma corda vibrante é dado por 𝑠(𝑡) = 10 + 1 4 𝑠𝑒𝑛(10𝜋𝑡), onde s é medido em centímetros e t, em segundos. Qual a velocidade da partícula após 3 segundos? 7) (STEWART, 2013 – adaptada) O movimento de uma mola sujeita a uma força de atrito ou a uma força de amortecimento (tal como o amortecedor em um carro) é frequentemente modelado pelo produto de uma função exponencial e uma função trigonométrica. Suponha que a equação de movimento de um ponto nessa mola seja 𝑠(𝑡) = 2𝑒−1,5𝑡cos (2𝜋𝑡), onde s é medido em centímetros e t, em segundos. Encontre a velocidade após t segundos. © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 34 SEMANA 7: Derivação Implícita e Retas Tangentes VERIFIQUE! Prepare seus estudos! Nesta semana, você deverá ser capaz de: Identificar funções implícitas. Derivar funções implícitas. Calcular, por meio da derivada de função implícitas, equações de retas tangentes. PESQUISE! Aprofunde seus estudos pesquisando na internet e consultando a bibliografia da disciplina sobre: Você estudou em aula algumas funções especiais, pois receberam um nome de acordo com seu esboço gráfico. Pesquise outras funções especiais e analise-as para verificar se são funções implícitas ou não. Plote as funções pesquisadas no Geogebra e identifique um ponto pertencente à função para calcular a reta que tangencia-na nesse ponto. Valide seu cálculo plotando a reta calculada e, se necessário, ajuste. Pesquise aplicações de funções implícitas na área da Engenharia, em especial, no seu curso. EXPERIMENTE! Realize aplicações práticas sobre o que está aprendendo: Retorne aos cálculos de derivada de funções implícitas aplicadas ao cálculo de equações tangente. Utilizando o Geogebra plote a função original e a função derivada. Analise-as graficamente. É compatível? Exercícios para praticar a Derivação Implícita: 1 - 23, p. 194. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. Exercícios para Aplicação Equação Reta Tangente: 25, 26, 33, 34, p. 194. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. Exercícios para Derivação Implícita Sucessiva: 35-40, p. 194. STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. COLABORE! Algumas perguntas chave ligadas às aulas dessa semana merecem sua atenção. O que acha de discuti-las com os seus colegas? Como identifico a função implícita? Sempre será possível reescrever a função implícita em explícita? Por quê? A derivada das funções que são possíveis de escrever explícitamente são iguais quando derivadas de maneira implícita? Quais são as diferenças da derivada de funções explícitas e implícitas? E quanto as derivadas sucessivas?! Quais são as diferenças de explícitas e implícitas? ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 35 1) Determine 𝑑𝑦 𝑑𝑥 diferenciando implicitamente cada função: a) 𝑥2𝑦 + 2𝑥𝑦3 − 𝑥 = 7 b) 3 𝑦 + 1 𝑥 = 4 c) 𝑥2 = 𝑥−𝑦 𝑥+𝑦 d) cos(𝑥2𝑦2) = 𝑥 e) 𝑡𝑔3(𝑥𝑦2) = 𝑦 + 𝑥 f) 𝑦 + 𝑙𝑛𝑥𝑦 = 1 2) Determine 𝑑²𝑦 𝑑𝑥² por diferenciação implícita da função: a) 𝑥3 + 𝑦2 = ln 𝜋 b) 𝑥𝑠𝑒𝑛𝑦 = 𝑥 c) 2𝑥𝑦 − 𝑦2 = 5 d) 𝑦𝑐𝑜𝑠𝑥𝑦 = 𝑦 3) Cada função descrita é especial, pois sua forma gráfica nomea a função. - Para cada função calcule a equação da reta que tangencia a função no ponto dado. - Simule, utilizando o Geogebra, a função e a equação de reta calculada. Verifique se a intersecção da função com a reta realmente é o ponto de tangenciamento. Caso contrário, ajuste seu cálculo e o esboço gráfico. - Analisando a simulação, arraste, ou seja, modifique o ponto de tangenciamento da função. O que ocorre? A equação da reta tangente permanece a mesma? A) A Curva do diabo: 𝑦4 − 4𝑦2 − 𝑥4 + 5𝑥2 = 0 , P(0, -2) © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 36 B) Lemniscata (infinito): 2(𝑥2 + 𝑦2)2 − 25𝑥2 + 25𝑦2 = 0, P(3, 1) C) Cardioide: 𝑥2 + 𝑦2 = (2𝑥2 + 2𝑦2 − 𝑥)², P(0; 0,5) © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 37 SEMANA 08: Taxas Relacionadas VERIFIQUE! Prepare seus estudos! Nesta semana, você deverá ser capaz de: Identificar e interpretar problemas que envolvem taxas relacionadas. Aplicar as regras de derivação para resolução de problemas de taxas relacionadas. PESQUISE! Aprofunde seus estudos pesquisando na internet e consultando a bibliografia da disciplina sobre: Nas semanas anteriores, estudamos várias aplicações que envolvem o conceito de derivadas. Quais delas estão relacionadas comtaxas relacionadas? Liste 5 aplicações de derivadas envolvendo as taxas relacionadas e aponte a solução da situação-problema. Conheça um pouco mais sobre as taxas relacionadas, assistindo ao vídeo: “Introdução às taxas relacionadas” (03:43). Disponível em: https://pt.khanacademy.org/math/ap-calculus-ab/ab-diff- contextual-applications-new/ab-4-4/v/rates-of-change-between-radius-and-area-of-circle Realize a leitura da secção 3.9: STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013, no intuito de aprofundar seu estudo sobre as taxas relacionadas. Disponível na Minha Biblioteca. EXPERIMENTE! Realize aplicações práticas sobre o que está aprendendo: Vamos praticar? O você que acha de resolver algumas situações envolvendo taxas relacionadas? Sugestões: Exemplo 01 – Água entra em um tanque cônico a uma taxa de 9 pés³/min. O tanque tem o vértice voltado para baixo e altura de 10 pés, e o raio da base é de 5 pés. Qual será a taxa de aumento do nível de água quando a profundidade for de 6 pés? Exemplo 02 - Um balão de ar quente, que sobe na vertical a partir do solo, é rastreado por um telêmetro colocado a 500 pés de distância do ponto de decolagem. No momento em que o ângulo de elevação do telêmetro é 𝜋 4 , o ângulo aumenta a uma taxa de 0,14 rad/min. A que velocidade o balão sobe nesse momento? Exemplo 03 – Uma partícula P se desloca no sentido horário, a uma taxa constante, ao longo de um círculo de raio 10 pés, com o centro na origem. A posição inicial da partícula é (0, 10) sobre o eixo y, e seu destino final é o ponto (10, 0) no eixo x. Uma vez que a partícula se encontra em movimento, a reta tangente em P cruza o eixo x no ponto Q( que se desloca ao longo do tempo). Se a partícula leva 30 segundos para se deslocar do início ao final, qual a velocidade de deslocamento do ponto Q ao longo do eixo x quando estiver a 20 pés do centro do círculo? © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 38 Exemplo 04 – Um avião a jato voa a uma altitude constante de 12000 pés acima do nível do mar à medida que se aproxima de uma ilha do Pacífico. A aeronave se aproxima na linha direta de visão de uma estação de radar localizada na ilha e o radar indica que o ângulo inicial entre o nível do mar e sua reta de visão até a aeronave é de 30°. Qual a velocidade (em milhas por hora) do avião ao se aproximar da ilha e ao ser detectado pela primeira vez pelo instrumento de radar, se ele gira para cima(sentido anti-horário) à taxa de 2/3° s para manter a aeronave dentro de sua linha direta de visão? Exemplo 05 – Se o comprimento original x do lado de um cubo de 24 m diminui à taxa de 5 m/min quando x = 3, a que taxa a área do cubo varia? O volume do cubo varia? Exemplo 06 – O comprimento l de um retângulo diminui a uma taxa de 2 cm/s, enquanto a largura w aumenta a uma taxa de 2 cm/s. Determine as taxas variação para: a) a área b) o perímetro c) os comprimentos das diagonais quando l = 12 cm e w = 5 cm Quais medidas estão diminuindo e quais estão aumentando? Respostas: No momento em questão, o nível da água está aumentando cerca de 0,32 pé/min. 01) No momento em questão, o balão sobe a uma velocidade de 140 pés/min. 02) No momento em questão, o ponto Q se desloca para a origem à velocidade de aproximadamente 108,8 pés/min. 03) A aeronave se aproxima da ilha a uma velocidade de cerca de 380 milhas/h quando detectada pela primeira vez pelo radar. 04) -180m²/min e -135m³/min. 05) a) 14 cm²/s, crescente; b) 0 cm/s , constante ; c) -14/13 cm/s, decrescente. COLABORE! Algumas perguntas chave ligadas às aulas dessa semana merecem sua atenção. O que acha de discuti-las com os seus colegas? Qual é a relação entre as taxas relacionada e a derivada de uma função? Cite 6 aplicações de taxas relacionadas à sua área de conhecimento. Você consegue elaborar uma estratégia para a resolução de problemas envolvendo taxas relacionadas? ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 39 1. Se a área de um círculo é crescente a uma taxa constante de 4cm²/s, a que taxa está crescendo o raio no instante em que o raio é 5 cm? 2. A área A de um retângulo é decrescente a uma taxa constante de 9 centímetros quadrados por segundo. Num instante qualquer, o comprimento l do retângulo é decrescente duas vezes mais rápido que a largura w. num certo instante está a 1 centímetro por centímetro quadrado. Neste instante, quão rapidamente a largura está decrescendo? 3. Duas rodovias interceptam-se perpendicularmente. O carro A numa rodovia está a ½ km da interseção e se move a uma razão de 96 km/h, enquanto o carro B na outra rodovia está a 1 km da interseção e caminha para ela a uma razão de 120 km/h. A que razão está variando a distância entre os dois carros neste instante? 4. Um homem com 1,80 m de altura está a 12 m da base de um poste de luz com 20 m de altura e caminha em direção ao poste a uma velocidade de 4,0 metros por segundo. Com que taxa o comprimento de sua sombra está variando? 5. A água está escoando para fora de um funil cônico a uma vazão de 3 centímetros cúbicos por segundo. O funil possui um raio de 2 centímetros e altura de 8 centímetros. Quão rápido abaixará o nível da água que se escoa quando ela estiver a 3 centímetros do topo? 6. A pressão P e o volume V de uma amostra de gás que sofre uma expansão adiabática estão relacionados pela equação 𝑃𝑉1,4 = 𝐶, onde C é uma constante. Num determinado instante, o volume da tal amostra é 4 cm³, a pressão é 4000 𝑘𝑔 𝑐𝑚²⁄ e o volume está crescendo a uma taxa constante de 2 cm³/s. A que razão a pressão está variando neste instante? 7. O esforço de um trabalhador solicitado por uma indústria para fabricar x unidades de um certo produto é dado pela equação y = 1 2 √𝑥. Determine a taxa instantânea à qual o esforço do trabalhador seria crescente se, no momento, existe uma demanda de 40000 unidades do produto, mas a demanda é crescente a uma razão de 10000 unidades por ano. 8. Uma placa circular de metal expande-se quando aquecida, de modo que seu raio cresce a uma razão constante de 0,02 cm/s. A que razão a área de superfície (de um lado) estará crescendo quando o raio for 4 cm? 9. A água está sendo bombeada a uma razão de 1,5 m³/min dento de uma piscina com 20 m de comprimento por 10 m de largura. A profundidade da piscina decresce uniformemente a partir dos 7 m de uma extremidade e 1 m da outra extremidade. Com que rapidez o nível da superfície da água estará baixando no instante em que sua profundidade no extremo mais fundo for 6m? 10. Se a área de um círculo decresce à razão constante de 3 cm²/s, a que razão o raio r estará decrescendo no instante em que r = 2 cm? © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 40 REFERÊNCIAS STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. MUNEM, M. A. e FOULIS, D. Cálculo - volume 1. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1982. SEMANA 09: Exercícios de revisão VERIFIQUE! Prepare seus estudos! Nesta semana, você deverá ser capaz de: © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 41 Fazer um resgate dos conteúdos vistos até o momento e em seguida, resolver exercícios de revisão. PESQUISE! Aprofunde seus estudos pesquisando na internet e consultando a bibliografia da disciplina sobre: Realize a leiturado livro: STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013, no intuito de elaborar um resumo teórico apontando os principais conteúdos estudados até o momento. Disponível na Minha Biblioteca. Revise o conteúdo de limites e derivadas, bem como algumas aplicações assistindo ao vídeo: “Revisão-Cálculo I” (01:08). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=j-rtyoR67f4. EXPERIMENTE! Realize uma revisão do que está aprendendo através da resolução dos exercícios abaixo: Exercícios de revisão: 1.º) Calcule os seguintes limites: a) lim 𝑥→𝟏 4𝑥5+9𝑥+7 3𝑥6+𝑥3+1 b) lim 𝑥→𝟐 𝑥3+3𝑥2−9𝑥−2 𝑥3−𝑥−6 c) lim 𝑥→𝟑 𝑥2−9 𝑥2−3𝑥 d) lim 𝑥→𝟎 𝑥6+2 10𝑥7−2 e) lim 𝑎→𝟎 𝑎2−𝑏² 𝑎2+2𝑎𝑏+𝑏2 f) lim 𝑥→𝟐 2−𝑥 2−√2𝑥 g) lim 𝑡→𝟏 𝑡4−1 3𝑡2−4𝑡+1 h) lim 𝑡→𝟎 √𝑡+4 −2 𝑡 i) lim 𝑥→𝟎 1 √𝑐𝑜𝑠2(𝑥)+1−1 j) lim 𝑥→−𝟐 𝑥3+8 √𝑥+2 2.º) Determine l tal que: a) lim 𝑥→𝟓 (3𝑙𝑥2 − 5𝑙𝑥 + 3𝑙 − 1) = 3 2 b) lim 𝑥→𝒍 (𝑥2 − 5𝑥 + 6) = 0 © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 42 c) lim 𝑥→𝟐 (5𝑥4 − 3𝑥2 + 2𝑥 − 2) = 𝑙 d) lim 𝑥→𝟓 𝑙−𝑥² 𝑥+𝑘 = −1 3.º) Calcule os seguintes limites no infinito: a) lim 𝑥→+∞ 2𝑥3+5𝑥+1 𝑥4+5𝑥3+3 b) lim 𝑥→+∞ 3𝑥4−2 √𝑥8+3𝑥+4 c) lim 𝑥→+∞ 𝑥2−2𝑥+3 3𝑥2+𝑥+1 d) lim 𝑥→+∞ 𝑥 𝑥2+3𝑥+1 e) lim 𝑥→+∞ (𝑥2+1) 1 2 3𝑥+2 f) lim 𝑥→−∞ (𝑥2+1) 1 2 3𝑥+2 g) lim 𝑥→+∞ √𝑥3+2𝑥−1 3 √𝑥2+𝑥+1 h) lim 𝑥→+∞ √𝑥 + 1 − √𝑥 + 3 4.º) Obtenha os limites: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) m) n) o) p) 3 9 lim 2 3 x x x 25 25 5 lim x x x xx x x 2 3 0 2 lim 2 8 lim 3 2 x x x 1 34 lim 3 2 1 x xx x 2 33 lim 23 23 1 xx xxx x 584 463 lim 23 23 1 xxx xxx x 34 23 lim 4 3 1 xx xx x 812272 41252 lim 234 234 2 xxxx xxxx x x xx x 121 lim 2 0 x xx x 11 lim 0 1 12 lim 1 x xx x 232 4 lim 2 2 xx x x 23 3333 lim 2 22 1 xx xxxx x )1235(lim 23 xxxx )122(lim 245 xxxx © 2018 Laureate International Universities®|Confidential & Proprietary 42 q) r) s) t) u) v) w) x) y) 5.º) Determine as assíntotas (se existirem), o intercepto das funções no eixo y, analise a continuidade e esboce o gráfico das funções abaixo: a) b) c) d) e) f) g) h) i) )123(lim 24 xxx )853(lim 24 xxx )235(lim 3 xxx )23(lim 2 xxx 1 12 lim 2 2 x x x 359 1253 lim 23 23 xxx xxx x 24 23 7 54 lim xx xxx x 2086 73 lim 45 45 xx xxx x 24 5124 lim 23 25 xx xxx x 3 5 x y 1 13 x x y x y 2 2)1( 2 x y 11 1 1 12 xse xse x x y 23 2 2 1 xse xse xy 6 3 2 xx y 1 1 2 x y 2 3 x x y 43 6.º) Encontre os limites abaixo: a) b) c) d) e) 7.º) Avalie os limites abaixo: a) b) c) d) 8.º) Use as técnicas de derivação estudadas para calcular a derivada das funções abaixo: a) b) c) 9.º) Dada a função a) Calcular a sua derivada: b) Calcular f´(3) c) Determine a equação da reta tangente à curva no ponto x = 3 x xsen x 2 3 lim 0 x senx x 4 lim 0 x xtg x 3 2 lim 0 xsen xsen x 3 4 lim 0 xtg xtg x 5 3 lim 0 x x x 2 1 1lim 31 1lim x x x 2 1 1lim x x x x x x 4 1lim xxxf 44 coscos3)( 23)3(2)( 352 xxxxf )93(ln3)( 2 xexf x :2)( 2 xxxfy )(xfy 44 10.º) Calcular a derivada das funções: a) b) c) 11.º) Calcular a derivada de ordem 3 da função . 12.º) Use a regra da cadeia para calcular a derivada das funções abaixo: a) b) 13.º) Encontre os pontos críticos e classifique-os (máximo, mínimo e ponto de inflexão). a) y = 40 – 6x + x2 b) y = 2x2 – x3 c) y = x5 + 5x3 + 5 d) Seja C = q3 – 9q2 + 40q + 50 uma função Custo Total. 14.º) P = 130 + 2x3/2 é a função que dá, em milhões de habitantes, a população de um país em função do tempo x, em anos, a partir de hoje. a) Determine a função Crescimento Populacional. Por que a derivada da função População é a função Crescimento Populacional? b) Quantos Habitantes terá esse país daqui a quatro anos? c) Quanto a população estará crescendo por ano daqui a exatamente quatro anos? Respostas: 1.º) a) 4 b) 15/11 c) 2 d) -1 e) -1 f) g) 2 h) ¼ i) √2+1 j) 0 2.º) a) k = 5/106 b) k = 2 c) k = 70 d) k = 0 3.º) a) 0 b) 3 c) 1/3 d) 0 e) 1/3 f) -1/3 g) 1 h) 0 4.º) a) 6 b) 1/10 c) 0 d) 12 e) -2/3 f) -4/5 g) 1 h) ½ i) 7/8 j) -1 k) 1 l) √2/4 m) -8 n) 3 o) +∞ p) - ∞ q) -∞ r) +∞ s) +∞ t) -∞ u) 2 v) 1/3 w) 0 x) ½ y) ∞ 5.º) a) x = 3 é a assíntota vertical e y = 0 é a assintota horizontal intercepto eixo y=-5/3 b) x = 1 é a assíntota vertical e y= 3 é a assintota horizontal intercepto eixo y=-1 c) x = 0 é a assíntota vertical e y = 0 é a assíntota horizontal intercepto eixo y = não intercepta )1()(sen)( 2 xtgxxxf )82()4()( 93 xxxxf 42 )1( )( 32 x x xf x xxxf 1 23)( 45 52)4(3)( 362 xxxxf xxxf 44 sen2sen2)( 45 d) x = 1 é a assíntota vertical e y = 0 é a assíntota horizontal intercepto eixo y= 2 e) não tem assíntotas intercepto eixo y = 1 f) x=-2 é a assíntota vertical e y = 0 é a assíntota horizontal intercepto eixo y = ½ g) x=-3 e x=2 são as assíntotas verticais e y = 0 é a assíntota horizontal intercepto eixo y=-1/2 h)x=-1 e x=1 são as assíntotas verticais e y = 0 é a assíntota horizontal intercepto eixo y=-1 i) x = -2 é a assíntota vertical e y = 1 é a assíntota horizontal intercepto eixo y=-3/2 6.º) a) 3/2 b) ¼ c) 2/3 d) 4/3 e) 3/5 7.º) a) e2 b) e1/3 c) e d) e4 8.º) a) b) c) 9.º) a) b) c) Resp: 10.º) a) Resp: b) Resp: c) Resp: )sen(cos44cos3)(' 334 xxxxxf 22 1 342 3)2( 2 1 3)32()3(52)(' xxxxxxf 3 3 2 93 33 2)(' 2 x xe x xexf x 14:Re)(' xspxf 13134:Re:)3(' spf 1813 xy )1()1(sec)21()cos()(' 22 xxxxxf 93283 )4()021()82()121()4(9)(' xxxxxxxf 2 )42( )2()1()2()1(3)42( )(' 3222 x xxxx xf 46 11.º) 12.º) a) Resp: b) Resp: 13.º) a) y = 40 – 6x + x2 y’= , resolvendo esta equação temos x = 3. Assim, o único ponto crítico desta função é (x, y) = (3, 31). y’’= 2. Então o ponto (3,31) é de mínimo. b) y = 2x2 – x3 y’= , (x = 0 ou x = 4/3). y’’= [em x = 0 / y’’= 4 (Ponto de Mínimo)] [em x = 4/3 / y’’= (Ponto de Máximo)] c) y = x5 + 5x3 + 5 y’= , (x = 0). y’’= , [em x = 0 / y’’= 0, mas y3 = 30 (Ponto de Inflexão)] d) C = q3 – 9q2 + 40q + 50 C’= , (C’ Como não existe q que faça C’= 0, a função não possui pontos críticos. 14.º) a) Porque a derivada dá a variação na população correspondente à variação de um ano no tempo. b) =146 milhões de hab. c) = 6 milhões de hab por ano. 42 648180)(''' xxxxf )3()5( 2 1 2)42()4(18)(' 22 1 352 xxxxxxf xxxxxf cossen424cos2)(' 334 026 x 034 2 xx x64 4 0)3(155 2224 xxxx xx 3020 3 040183 2 qq )0 Rq 2/13)(')( xxPxfcp 161308213064213042130)4(2130)4( 2 32/3 P 2/3)4(3)4(' P 47 COLABORE! Algumas perguntas chave ligadas às aulas dessa semana merecem sua atenção. O que acha de discuti-las com os seus colegas? O que é o limite de uma função polinomial? Quais são as principais leis dos limites estudadas? O que são limites laterais? Quando podemos afirmar que uma função é contínua em um ponto? Qual a diferença entre limites infinitos e limites no infinito? O que são assíntotas? Como determinar o coeficiente angular de uma curva em um ponto? Como medir a taxa de variação de uma função? Qual é a relação entre a taxa de variação e a derivada de uma função? Quais foram as principais técnicas de derivação estudadas até o momento? ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM Atividade A : 1) Para a função representada graficamente na Figura a seguir, determine, se existir, cada item abaixo. Caso não exista, justifique. 2) Para a função representada graficamente na Figura a seguir, determine, se existir, cada item abaixo. Caso não exista, justifique. f(3) e) f(x) d) f(x) c) f(x) b) f(x) ) limlimlimlim 3 3 3 0 - xxxx a f(x) h)f(x)g)f)f(-2) f(3) e)f(x) d)f(x) c)f(x) b)f(x) ) limlimlimlimlimlim 2 2 1 3 3 3 -- xxxxxx a 48 3) Para a função representada graficamente na Figura a seguir, determine, se existir, cada item abaixo. Caso não exista, justifique. 4) Para a função representada graficamente na Figura a seguir, determine, se existir, cada item abaixo. Caso não exista, justifique. 5) Para a função representada graficamente na Figura a seguir, determine, se existir, cada item abaixo. Caso não exista, justifique. )(limj) f(-3) i)h)f(1) f(2)g) )(limf) )(lim e) )(limd) )(lim) )(lim b) )(lim) 12 22333 xfxf xfxfxfcxfxfa xx xxxxx )(limj) f(-5) i)h)f(0) g)f(4) )(limf) )(lim e) )(limd) )(limc) )(lim b) )(lim) 54 44000 xfxf xfxfxfxfxfa xx xxxxx 49 6.º) Calculando-se forma 𝐥𝐢𝐦 𝒙→𝟐 𝒙𝟑−𝒙𝟐−𝟐𝒙 𝒙𝟐−𝟑𝒙+𝟐 , obtém-se a) 0. b) 1. c) 2. d) 4. e) 6. 7.º) O 𝐥𝐢𝐦 𝒙→𝟗 √𝒙−𝟑 𝒙²−𝟗𝒙 é igual a a) 1/9. b) 1/27. c) 1/243. d) 1/243. e) 1/54. 8.º) O valor de 𝐥𝐢𝐦 𝒙→∞ √𝒙𝟐+𝒙+𝟏 −√𝒙𝟐−𝒙+𝟏 𝒙²−𝟗𝒙 é a) 0. b) 1. c) 2. d) 3. e) ∞. 9.º) Seja 𝒇(𝒙) = {√𝒙 − 𝟒, 𝒔𝒆 𝒙 ≥ 𝟒 𝒌 − 𝟐𝒙, 𝒔𝒆 𝒙 < 𝟒 . O valor de k para oqual f(x) é contínua em x = 4 é )(limj) f(6) i)h)f(0) f(-9)g) )(limf) )(lim e) )(limd) )(limc) )(lim b) )(lim) 34 44999 xfxf xfxfxfxfxfa xx xxxxx 50 a) 2. b) 4. c) 6. d) 8. e) 10. 10.º) Sobre a função 𝒇(𝒙) = 𝒙 𝒙+𝟒 , foram feitas as afirmações abaixo, sendo apenas uma verdadeira. Assinale-a: a) Seu gráfico tem a reta x = 4 como uma assíntota vertical. b) Seu gráfico tem a reta y = 0 como uma assíntota vertical. c) Seu gráfico passa pelo ponto (0,0). d) e) 11.º) Observando o gráfico correspondente à função f(x), assinale a única alternativa incorreta: a) b) c) d) e) f(1) = 2 12.º) Calcule as derivadas abaixo através da definição a) f(x) = 3x + 2 b) f(x) = 1 – 4x² c) 𝑓(𝑥) = 1 𝑥+2 d) f(x) = 2x² - x + 12 13.º) Para cada função f(x), determine a derivada f’(x) no ponto x0 indicado: .lim 00 0 x xfxxf x 51 Respostas: 1) a) 3 b) 2 c) 4 d) não existe e) 3 2) a) 2 b) -2 c) não existe d) 3 e) 1 f) -3 g) -1 g) -1 3) a) 1 b) 1 c) 1 d) 1 e) 2 f) não existe g) 1 h) 1 i) não existe j) -1 4) a) + b) - c) não existe d) - e) - f) não existe g) não existe h) não existe i) não existe j) não existe 5) a) + b) - c) não existe d) - e) - f) não existe g) não existe h) 1,5 i) 0 j) não existe 6.º) E 7.º) E 8.º) B 9.º) D 10.º) C 11.º) C 12.º) a) 3 b) - 8x c) d) 4x – 1 13.º) a) 8 b)2 c) - 3 d) 1 e) 0 f) 9 g) - 1/4 h) 14/45 i) 9 643)() 5 5 935 )() 2 1 )() 04965)() 04)() 23)() 13)() 332)() 4)() 0 2 02 2 0 0 234 0 2 0 2 0 0 0 2 xparaxxxfi xpara x xx xfh xpara x xfg xparaxxxxxff xparaxxfe xparaxxxfd xparaxxfc xparaxxfb xparaxxfa 22 1 x 52 REFERÊNCIAS STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. MUNEM, M. A. e FOULIS, D. Cálculo - volume 1. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1982. 53 SEMANA 10: Estudos de Funções (máximos e mínimos) VERIFIQUE! Prepare seus estudos! Nesta semana, você deverá ser capaz de: Descrever funções crescentes e decrescentes. Realizar os testes da 1◦ e 2◦ derivadas. Verificar os pontos de máximos e mínimos de uma função. PESQUISE! Aprofunde seus estudos pesquisando na internet e consultando a bibliografia da disciplina sobre: Nessa aula serão tratados o conceito de máximos e mínimos, utilizando a analogia de uma montanha e de um vale destacando os picos e os vales existentes. Cálculo dos Limites utilizando a Derivadas. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=qb8fO9udclo>. Duração: 9’59’’ EXPERIMENTE! Realize aplicações práticas sobre o que está aprendendo: Nessa aula, será apresentada a resolução de um problema de otimização com uso do Cálculo I. (busca das dimensões de uma lata cilíndrica com capacidade para 2L, cuja base é um disco, de modo a minimizar os custos com o material utilizado). Para acessar é só clicar no link a seguir: http://eaulas.usp.br/portal/video.action?idItem=2750 Bom estudo! COLABORE! Algumas perguntas chave ligadas às aulas dessa semana merecem sua atenção. O que achade discuti-las com os seus colegas? 3. Quais os passos para encontrar o máximo e/ou mínimo relativo? 4. Para que servem os testes da primeira e segunda Derivadas? 5. O que são os pontos críticos? 54 ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM 1) Encontre os intervalos onde a função 𝑓(𝑥) = 𝑥3 − 12𝑥 + 11 é monótona (isto é, ou crescente ou decrescente). a) Crescente: (−∞, −𝟐] e [𝟐, ∞) ; Decrescente: [−𝟐, 𝟐] b) Crescente: [−∞, −2] ; Decrescente: [−2, 2] c) Crescente: [−∞, 2) ; Decrescente: [−2,2] d) Crescente: (−∞, 2); Descrescente: (−2, 2) 2) Dada a função 𝑓(𝑥) = 𝑥2 − 1 2𝑥 + 1 , determine os intervalos nos quais a concavidade da curva é para cima, e os intervalos nos quais a concavidade da curva é para baixo. a) Concavidade para cima no intervalo: (−∞, − 𝟏 𝟐⁄ ]; Concavidade para baixo no intervalo: (− 𝟏 𝟐⁄ , ∞) b) Concavidade para cima no intervalo: [−∞, − 1 2)⁄ ]; Concavidade para baixo no intervalo: (− 1 2⁄ , ∞) c) Concavidade para cima no intervalo: (−∞, 1 2⁄ ]; Concavidade para baixo no intervalo: (1 2⁄ , ∞) d) Concavidade para cima no intervalo: [−∞, − 1 2⁄ ]; Concavidade para baixo no intervalo: [− 1 2⁄ , ∞] 3) Encontre os pontos de máximo relativo e de mínimo relativo da função: 𝑓(𝑥) = 𝑥3 − 3𝑥2 + 5 a) Máximo relativo: (𝟎, 𝟓); Mínimo relativo: (𝟐, 𝟏) b) Máximo relativo: (5, 0); Mínimo relativo: (2, 1) c) Máximo relativo: (0, 5); Mínimo relativo: (1, 2) d) Máximo relativo: (5, 0); Mínimo relativo: (1, 3) 4) Seja a função 𝑓(𝑥) = ln 𝑥 𝑥 . Encontre o ponto de inflexão: a) 𝒙 = √𝒆𝟑 b) 𝑥 = 𝑒 c) 𝑥 = 𝑒 1 2 d) 𝑥 = 1 𝑥 55 Atividade 2 1) Encontre os intervalos onde cada função é monótona (isto é, ou crescente ou decrescente). a) 𝑓(𝑥) = 𝑥 + 3 𝑥2 b) ℎ(𝑥) = √𝑥 + 4 𝑥 c) 𝑓(𝑥) = { 𝑥2 − 5, 𝑠𝑒 𝑥 < 4 10 − 3𝑥, 𝑠𝑒 𝑥 ≥ 4 2) Indique os intervalos onde o gráfico de cada função é côncavo para baixo ou para cima. a) 𝑓(𝑥) = 2𝑥3 − 1 2 𝑥2 − 7𝑥 + 2 b) 𝑓(𝑥) = 𝑥4 + 4𝑥3 + 6𝑥2 + 4𝑥 − 1 c) ℎ(𝑥) = 𝑥 − 4 𝑥2 3) Determine os valores mínimos e máxomo absolutos no intervalo dado. a) 𝑓(𝑥) = √4 − 𝑥2, −2 ≤ 𝑥 ≤ 1 b) 𝑓(𝜃) = 𝑠𝑒𝑛(𝜃) , −𝜋 2 ≤ 𝜃 ≤ 5𝜋 6 c) 𝑔(𝑥) = 𝑐𝑜𝑠𝑠𝑒𝑐 (𝑥) , 𝜋 3 ≤ 𝑥 ≤ 2𝜋 3 d) 𝑓(𝑥) = 𝑥𝑒−𝑥 , −1 ≤ 𝑥 ≤ 1 e) 𝑓(𝑥) = 1 𝑥 + 𝑙𝑛𝑥 , 0,5 ≤ 𝑥 ≤ 4 Resultados 1) a) Crescente: (−∞, 0) e [√6 3 , ∞) b) Crescente: [4, ∞) c) Crescente: [0, 4) Decrescente: (0, √6 3 ] Decrescente: (0, 4] Decrescente: (−∞, 0] e [4, ∞) 56 2) a) Concavidade para baixo: (−∞, 1 12 ) ; Concavidade para cima: ( 1 12 , ∞) b) Concavidade para cima em (−∞, ∞) c) Concavidade para baixo em (−∞, 0) e (0, ∞) 3) a) Máximo absoluto: 2; mínimo absoluto: 0 b) Máximo absoluto: 1; mínimo absoluto: -1 c) Máximo absoluto: 2 √3 ; mínimo absoluto: 1 d) Máximo absoluto: 1 𝑒⁄ ; mínimo absoluto: −𝑒 e) Máximo absoluto em (4, 1 4 + 𝑙𝑛4); mínimo absolute em (1,1) REFERÊNCIAS STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013. Disponível na Minha Biblioteca. 57 SEMANA 11: Revisão de conteúdos(Aula de exercícios) VERIFIQUE! Prepare seus estudos! Nesta semana, você deverá ser capaz de: Fazer um resgate dos conteúdos vistos até o momento e em seguida, resolver exercícios de revisão. PESQUISE! Aprofunde seus estudos pesquisando na internet e consultando a bibliografia da disciplina sobre: Realize a leitura do livro: STEWART, James. Cálculo – volume 1, 7ª ed. São Paulo: Cengage Learning, 2013, no intuito de elaborar um resumo teórico apontando os principais conteúdos estudados até o momento. Disponível na Minha Biblioteca. Revise o conteúdo de limites e derivadas, bem como algumas aplicações assistindo ao vídeo: “Revisão- Cálculo I” (01:08). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=j-rtyoR67f4. EXPERIMENTE! Realize aplicações práticas sobre o que está aprendendo: Exercícios para praticar: 1.º) Usando as propriedades e os teoremas sobre limites, calcule os limites abaixo: 15limd) 7816 364 lim) 43lim b) 723lim) 2x 3 2 2 2x 3 2 2 1 xx xx c xxxxa x x 3 2 2 34 32 1 42 2 1 352 limh) )56( )354( limg) 92 16 limf) 276 352 lim) 2 1 x xx t tt s s xx xx e xt sx 3 xsex +4 -3< xse 9 sendo f(x)limj) 2343lim) 2 3x 32 2 x xxi x 2> xse2x -4 2 xse x = f(x) sendo ),(lim) 3 2 xfk x 58 2.º) Considere a função definida por: , determine: 3.º) Considerando as funções definidas nos itens a, b e c, encontre os limites abaixo, se existirem: 4.º) Calcule os seguintes limites laterais: 5.º) Calcule o sendo: 6.º) Verifique se as funções são contínuas nos pontos especificados: a) b) c) d) 7.º) Determine o valor de a para que as seguintes funções sejam contínuas no ponto indicado: a) 1 1 1 4 1 3 )( 2 xsex xse xsex xf )(lim (c) )(lim )()(lim)( 1x1x1x xfxfbxfa )(lim )()(lim )()(lim)( 111 xfiiixfiixfi xxx 1 xse x -3 1 xse 13 )() 1 xse 1x 1 xse 4 )() 2 x xfb x xfa 1 xse 2-x 1 xse 2 1 xse )() 2x xfc 9 lim)f 36 6 lim)e 4 2 lim) 4 lim)c 2 lim)b 4 2 lim) 2 3 2 6 2 2 42 2 2 x x x x x x d x x x x x x a xxx xxx )(lim 2 xf x 2 x se 5 2 xse 2 4 )( 2 x x xf 5 xem 2x x3 )x(f 0 xem e1)x(f x 1 -1 xse 3x, 1- xem 1 xse ,1 -1 xse , 1 23 )( 2 x xx xf 2 xem 2 xse ,2x 2 xse 6,-7x )( 2 xf 2 xem 2 xse a, 2 xse , 2 65 )( 2 x xx xf 59 b) c) 8.º) Calcule lim ∆𝒙→𝟎 𝑓(𝑥+∆𝑥)−𝑓(𝑥) ∆𝑥 em cada caso a seguir: a) f(x) = x³ b) f(x) = ax²+bx+c c) f(x) = √𝑥 d) f(x) = 4x² + 5x + 8 9.º) A figura abaixo mostra um ponto P sobre a parábola e o ponto Q dado pela interseção da mediatriz do segmento OP com o eixo y. À medida que P tende ao vértice da parábola, o que acontece com o ponto Q? Ele tem uma posição limite? Se sim,encontre-a. 10.º) Encontre todos os valores de a para os quais a função y = f(x) a seguir é contínua para todos os valores de x: f(x) = { 𝑥 + 1, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑥 ≤ 𝑎 𝑥2, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑥 > 𝑎 11.º) Determine a equação da reta r tangente ao gráfico de y = x² + 3x + 1 e que é paralela à reta de equação y = 4x + 7. 12.º) Mostre que a reta de equação y = −x é tangente à curva de equação y = x³ − 6x² + 8x. Encontre o ponto de tangência. 13.º) O raio de uma bola cresce à razão cm/s. Determine a taxa de variação do volume da bola no instante em que o raio é 8 cm. 14.º) Dois carros partem de um mesmo ponto. Um viaja para o sul a 60 km/h, e o outro para oeste a 25 km/h. A que taxa está aumentando a distância entre os carros duas horas depois da partida? 4 xem 4 xse a,3x 4 xse , 4 2 )( x x xf 0 xem 0 xse a,43x 0 xse , 22 )( 2 x x x xf 60 15.º) Determine os intervalos de crescimento e decrescimento de cada função a seguir: a) y = 3x4− 16x³ + 18x² b) y = x³ − 3x²+ 1. 16.º) Determine, se existirem, os valores máximos e mínimos de cada função a seguir, no intervalo indicado: a) f(x) = x³ - 3x + 1, [0,3] b) f(x) = x – 2 sen x, [− 𝝅 𝟐 , 𝝅 𝟐 ] c) f(x) = (x²-1) ³, [-1, 2] d) f(x) = x³ - 3x + 1, na reta. 17.º) Uma pulga, ao saltar, teve sua posição no espaço descrita em função do tempo pela expressão h(t) = 4t − 5t², sendo h a altura atingida, em metros e t em segundos. Em que instante a pulga atinge a altura máxima do solo? 18.º) Um cartaz deve ter uma área de 600 cm² para a mensagem a ser impressa; as margens no topo e na base devem cada uma 7,5 cm e de 5 cm nas margens laterais. Determine as dimensões do cartaz para que seja mínima a quantidade de papel usada. Respostas: 1) a)-13 b) c) –1 d) 15 e) 0 f) –23 g) –64 h) i) 6 j) 1 k ) não existe 2) 3) 4) 5) 6) a) sim b) não c) não d) sim 425 3 4 5 2)(lim logo 2)(lim;2)(lim) 111 xfxfxfa xxx )(lim existe não logo 3)(lim;0)(lim) 111 xfxfxfa xxx 2)(lim logo 2)(lim ;2)(lim) 111 xfxfxfb xxx 1)(limlogo1)(lim;1)(lim) 111 xfxfxfc xxx f) e) d) -c) b) )a 4)(lim 2 xf x 61 7) a) a = -1 b) c) 8) a) 3x² b) 2ax + b c) 𝟏 𝟐√𝒙 d) 8x+5 9) 𝑸 → (𝟎, 𝟏 𝟐 ) 10) a = 𝟏±√𝟓 𝟐 11) y = 4x + 3/4 12) (3,-3) 13) R: 768πcm³/s 14) R: 65m/s 15) (a) Cresce para 0 < x < 1 e 3 < x < +∞, decresce para −∞ < x < 0 e 1 < x < 3. (b) Cresce para −∞ < x < 0 e 2 < x < +∞, decresce para 0 < x < 2. 16) (a) Máximo: y = 19 em x = 3; Mínimo: y = −1 em x = 1; (b) Máximo: y = √𝟑 − 𝝅 𝟑 em x = −𝝅 𝟑 , mínimo: y = −√𝟑 + 𝝅 𝟑 em x = 𝝅 𝟑 , (c) Máximo: y = 27 em x = 2; Mínimo: y = −1 em x = 0; (d) Não tem máximo nem mínimo em −∞ < x < ∞. 17) R: 0,4 segundos. 18) R: largura: 30 cm e altura 45 cm. COLABORE! Algumas perguntas chave ligadas às aulas dessa semana merecem sua atenção. O que acha de discuti-las com os seus colegas? Quais foram as principais técnicas de limtes estudadas até o momento? Por que é importante estudar limites e onde podemos aplicar o conceito de limites? Como podemos definir a derivada de uma função? Quais são as principais técnicas de derivação estudadas? Onde podemos aplicar o conceito de derivada? 4 47 a 4 2 a 62 ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM Atividade prática A - Revisão de limites: 1.º ) Avalie os limites a seguir, usando os métodos estudados: a) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→𝟒 (𝒙𝟐 − 𝟑 + 𝟐) b) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→𝟒 𝑥2+2𝑥−24 𝑥−4 c) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→𝟎 4𝑥5−𝑥² 𝑥² d) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→−𝟗 𝑥2+5𝑥−36 𝑥+9 e) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→ 𝟑/𝟒 8𝑥2−26𝑥+15 4𝑥−3 f) 𝐥𝐢𝐦 ( 7𝑥2−10𝑥+3 𝑥−1 + 2−7𝑥 𝑥+1 ) 𝒙→𝟏 g) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→−𝟐 𝑥3+8 𝑥+2 h) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→−𝟗 2𝑥3−7𝑥2−33𝑥+18 𝑥2−9 i) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→𝟗 𝑥−9 √𝑥−3 j) k) l) m) n) o) p) 4x2 2x lim 2x 2x 4x lim 4x x42 x lim 0x x22 x lim 0x 1x x32 lim 1x 11x x lim 0x 2x 3x21 lim 4x 63 Respostas: a) 6 b) 10 c) -1 d) -13 e) -7/2 f) 3/2 g) 12 h) -21/2 i) 6 j) 0 k) 4 l) 4 m) 2√𝟐 n) -1/4 o) 2 p) 4/3 2.º) Seja a função definida por partes, f(x) abaixo, determine: 𝑓(𝑥) = { 4 − 𝑥³ ; 𝑠𝑒 𝑥 < −1 −10; 𝑠𝑒 𝑥 = −1 4 − 𝑥3; −1 < 𝑥 < 2 6 − 5𝑥; 𝑠𝑒 𝑥 ≥ 2 a) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→−𝟑 𝒇(𝒙) 𝒃) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→𝟏𝟏 𝒇(𝒙) 𝒄) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→−𝟏 𝒇(𝒙) d) 𝐥𝐢𝐦 𝒙→𝟐 𝒇(𝒙) Respostas: a) 31 b) -49 c) 5 d) -4 3.º) O gráfico a seguir representa uma função de em . Determine: f ]9 ,6[ 64 a) b) c) d) e) = f) = g) as raízes da função f Solução: a) b) 2 c) 5 d) Não existe o limite pedido, pois: e) f) g) Observe que -2 e 7 são as raízes (ou zeros) da função f. 4.º) Um gás (vapor d’água) é mantido à temperatura constante. A medida que o gás é comprimido, o volume V decresce até que atinja uma certa pressão (P) crítica. Além dessa pressão, o gás assume forma líquida. Observando a figura a seguir, determine: a) b) c) )2(f )(lim 2 xf x )(lim 2 xf x )(lim 2 xf x )2(f )7(f 3)2( f )(lim 2 xf x )(lim 2 xf x )(lim 2 xf x )(lim 2 xf x 0)2( f 0)7( f V p 100 lim V p 100 lim V p 100 lim 65 Solução: a) = 0,8 b) = 0,4 c) Não existe o limite pedido, pois: 5.º ) Avalie os limites a seguir, usando os métodos estudados: a) Resposta: b) Resposta: c) Resposta: d) Resposta: e) Resposta: f) Resposta: g) Resposta: h) Resposta: 2 i) Resposta: 0 j) Resposta: 1/3 V p 100 lim V p 100 lim V p 100 lim V p 100 lim )1x2x3x5(lim 23 x )1x2xx2(lim 245 x )1x2x3(lim 24 x )8x5x3(lim 24 x )2x3x5(lim 3 x )2x3x(lim 2 x 3xx 1xx3x2 lim 2 23 x 1x 1x2 lim 2 2 x 3x x3 lim 2x 3xx5x9 1x2x5x3 lim 23 23 x 66 k) Resposta: 0 l) Resposta: m) Resposta:1/3 n) Resposta: 9/8 o) Resposta: 1 p)
Compartilhar