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Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 1 Unidade 4: Funções Tema 1: Generalidades sobre funções Pág. 102 1. ℝ1 , \ 0ff x D x ; ℝ0, gg x x D ; ℝ1,2 h x h x D 1.1. a) :f g g fD x x D g x D � ℝ ℝ Cálculo auxiliar ℝ 0 0 0 0g fx D g x D x x x x x 1f g x f g x f x x � f gD � ℝ e 1f g x x � b) :f h h fD x x D h x D � ℝ ℝ \ 2 Cálculo auxiliar 1 0 2 2h f x x D h x D x x ℝ 11 2 1 2 x f h x f h x f x � 1 2 2 2 2 x x \ 2f hD � ℝ e 2 2 f h x x � c) 0:h g g hD x x D g x D � ℝ ℝ Cálculo auxiliar ℝ ℝ0 0g hx D g x D x x x 1 2 x h g x h g x h x � 0h gD � ℝ e 1 2 x h g x � 1.2. � ℝ ℝ:g f f gD x x D f x D Cálculo auxiliar 10 0 0f gx D f x D x x x � 1 1 1 ( )g f x g f x g x x x � � ℝg f f gD D e � � 1 g f x f g x x f e g são permutáveis. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 2 Pág. 103 2. ℝ ℝ: \ 3 \ 1f com 3 x f x x 2.1. Queremos provar que para cada ℝ \ 1y existe um e apenas um ℝ \ 3x tal que y f x . 3 3 3 3 1 3 3 1 xx y y f x y x xy y xy x y x y y x x y 3x , porque ℝ \ 1y , 1y y Como, para cada 1y , a equação y f x tem uma única solução, 3 1 y x y , tal que ℝ \ 3x ,a função f é bijetiva. 2.2. Expressão da função inversa: 3 3 1 x y y f x y x x y (de 2.1.) 1 3 1 x f x x ℝ ℝ1 : \ 1 \ 3f 3 1 x x x 1 2.3. 1 3 3 0 3 1 3 1 x x x x f x f x x x x x 2 21 3 3 0 3 9 0 3 1 3 1 x x x x x x x x x x x x 22 8 0 3 1x x x x 2 4 0 3 1 0 4x x x x x x Pág. 105 3. 2 , 4fD e 1 3f 2g x f x ; 3h x f x ; e i x g x 3.1. : 2 : 2 2 4 1, 2g fD x x D x x : 3 : 2 3 4 5 , 1h fD x x D x x : : 1 2 : 2 1 2 , 1i gD x x D x x x x 3.2. a) 1 2 7 2 6 3 2 3g x g x g x f x Como 1 3f , uma solução é 12 1 2 x x . b) 3 0 3 3 3h x h x f x Como 1 3f , uma solução é 3 1 2x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 3 Pág. 108 4. 16 2g x x 4.1. OAPBA OA AP x g x Seja f a função que para cada valor de x dá a área do retângulo OAPB . 216 2 16 2f x x g x x x x x 0,8: 0 16 2 0fD x x x 22 2 2 2 216 2 2 8 2 2 4 4 4 2 4 32f x x x x x x x x A área máxima é igual a 32, para 4x . 4.2. 224 0 , 8 16 2 24 0 , 8f x x x x 22 16 24 0 0 , 8x x x 2 8 12 0 0 , 8x x x 2 , 6x Cálculo auxiliar: 2 8 64 48 8 12 0 2 6 2 x x x x x Pág. 109 5. 4 11 2 x f x x ; 2 7 3 4 x g x x 5.1. 2 4 11 24 11 4 11 2 2 2 0 0 2 2 2 x xx x f x x x x x x x 2 24 11 4 4 0 2 0 4 11 4 4 0 2x x x x x x x x 2 8 64 4 158 15 0 2 2 3 5 2 x x x x x x x 4 3 11 3 1 2 f x e 4 5 11 5 3 2 f x O gráfico de f interseta a reta de equação 2y x nos pontos de coordenadas 3 , 1 e 5 , 3 . 5.2. 2 4 11 7 3 2 4 x x f x g x x x 2 4 11 7 3 0 2 4 x x x x 2 2 4 11 2 3 4 7 0 4 x x x x x 2 2 2 4 8 11 22 3 12 7 0 4 x x x x x x 2 2 2 3 0 2 , 1 2 , 3 4 x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 4 Cálculo auxiliar 2 2 4 122 3 0 1 3 2 x x x x x 2 4 0 2 2x x x 2 1 2 3 2 2 3x x + + + 0 0 + 2 4x + 0 0 + + + 2 2 2 3 4 x x x + 0 + 0 + Pág. 110 6 2 224 4AD x 6.1. 216 8 1AD x x 2 8 32x x AB BC CD AD 24 4 8 32x x x 28 8 32f x x x x 6.2. 220 8 32 8 20f x x x x 2 8 32 12x x x 2 28 32 144 24x x x x 16 112 7x x Verificação: 49 56 32 7 8 20 25 15 20 (verdadeiro) Se x = 7, 7AB . trapézio 7 4 4 22 2 2 AB DC A BC Pág. 111 7. ℝ 2 , \ 1 1 f x x f x D x ; ℝ 2 1 , \ 0g x g x D x 7.1. 2 2 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 f g f g 7.2. ℝ ℝ ℝ\ 1 \ 0 \ 0 , 1f gD D 2 2 21 1 11 1 1 1 x x x xx x x f g x f x g x x x x x x ℝ \ 0 , 1f gD e 2 1f g x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 5 7.3. 2 210 0 1 0 0 1 1 x g x x x x x x ℝ ℝ: 0 \ 1 , 0 , 1f gD D x g x 2 2 2 2 11 1 1 11 1 x x f x x x xf xxx g g x x x xx x x ℝ \ 1 , 0 , 1f g D e 2 2 1 f x x g x Pág. 112 8. ℕ 1 1 5 4 , 2 n n u u u n 12 4 5 4 9 2 2 2 u u ; 33 9 17 44 172 2 2 2 2 4 u u ; 34 17 33 44 334 4 2 2 2 8 u u Pág. 113 9. ℕ 1 1 5 4 , 2 n n u u u n 1 1 4 2n n P n u é a condição que pretendemos provar ser universal em ℕ . (i) 1 1 11 1 1 1 1 4 4 5 12 P u u u 1P é uma proposição verdadeira. (ii) Hipótese de indução: 1 1 4 2n n P n u Tese: 1 11 1 1 1 1 4 4 2 2n nn n P n u u 1 4 2 n n u u 1 1 4 4 2 2 n 1 1 1 1 1 1 4 4 8 82 2 2 2 2 2 2 n n n 1 1 1 1 1 1 4 4 4 2 2 2 2n n n Ficou provado que ℕ , 1n P n P n Logo, por indução matemática, provou-se que ℕ 1 1 , 4 2n n n u . 1 Por hipótese, 3 3 nnu Pela fórmula de recorrência Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 6 10.1. ℕ ℕ1 1 2 2 , , 2 3 2 3n n n n n u u n u u n n ℕ2 3 0 2 3 0 2 2 3 2 n n n n n Logo, nu não é monótona pois: para 1,n 2 1 2 2 0 2 1 3 u u para 2n , 3 2 2 2 0 2 2 3 u u ou seja, 2 1u u e 3 2u u 10.2. 1u a 2 1 2 2 2 2 1 3 1 u u a a 3 2 2 2 2 2 2 3 u u a a Resposta: (C) Pág. 114 11.1. 25 4570 , 130u u a) 45 25 45 25u u r 130 70 20r 20 60 3r r 25 25nu u n r 70 25 3nu n 70 3 75 5 3 n n u n u n b) 50 20 50 20 21 50 20 55 145 ... 50 20 1 31 3100 2 2nn u u u u u u Cálculo auxiliar 20 5 3 20 55u ; 50 5 3 50 145u 11.2. ℕ9 12 1 1 ; , 0, 9 243 n v v v n a) 12 9 312 9 1 1 243 9 v v r r 3 3 1 1 1 9 243 27 3 r r r 99 n n v v r 9 2 9 71 1 3 3 3 9 3 n n n n n n v v v Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 7 b) 9 99 9 6 6 1 1 1 11 1 1 3 33 3 1 21 1 3 3 k k r v v r 7 9 9 9 2 3 3 1 3 1 19 682 9841 2 2 9 93 2 3 12. ℕ ℕ1 15 , 5,n n n nu u n u u n nu é uma progressão aritmética de razão 5r 5 1 1 14 21 20 1u u r u u 20 1 19 1 19 5 1 95 96u u r 20 1 96 20 970 2 S Pág. 115 13. 2 2 1 12 , 2 ,n n n nu n u n N u u n n N Para 1n , 22 1 1 2 1 0u u . Para 1n , 1 0n nu u dado que ℕ2 2 0 , \ 1n n . Portanto, nu não é monótona. Resposta: (D) 14. 5 , 1x x e x + 5 14.1. 2 2 21 5 1 5 5 5 1 2 1 25 2 26 13 5 1 x x x x x x x x x x x x x x 1 13 5 8a 2 13 1 12a 3 13 5 18a 14.2. 2 1 18 12 3 12 8 2 a r a 11 n n a a r 1 3 8 2 n n a 15. Sejam 1 , 2 ,…,6 as amplitudes, em graus, dos ângulos internos do hexágono. 1 90º 6 1 5r sendo r a razão da progressão aritmética 1 2 3 4 5 6 6 2 180 (em graus) 1 6 6 720 2 Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 8 1 1 5 3 720r 1 720 2 5 3 r 2 90 5 240r 5 240 180r 60 5 r 12r 6 1 5 90 5 12 150r A medida da amplitude do maior ângulo é 150º. Pág. 116 16.1. Seja nl a sucessão das medidas dos lados dos quadrados. nl é uma progressão geométrica de razão 1 2 sendo, 1 1l . Então, 1 1 2 n nl . O comprimento do quarto de circunferência inscrito num quadrado de lado a é dado por: 2 4 2 a c a r a Então, 1 1 2 2 n na . na é uma progressão geométrica de razão 1 2 , sendo 1 2 a . 16.2. 5 5 5 5 1 1 11 11 32 1 312 2 2 1 11 2 2 2 32 321 2 2 r S a r 17. 22 2 2 2 0 2 2 2 8 4 2 BC BC AB BC BC BC 1 2 2 2 2 A u.a. 2 1 1 1 2 2 A u.a. 3 1 1 12 2 2 8 A u.a. 32 1 2 1 ... 4 AA A A nA é uma progressão geométrica de razão 1 4 . 11 2 2 2 1 2 2 3 2 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 4 2 2 nn n n n n nA A r Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 9 Ou Pelo processo descrito podemos concluir qua as dimensões dos triângulos estão em progressão geométrica de razão 1 2 . Logo, as áreas correspondentes estão em progressão geométrica de razão 2 1 1 2 4 . Pág. 117 18. O gráfico da função g pode ser obtido do gráfico da função f por uma translação de vetor 2 , 0 seguida de uma reflexão de eixo Ox dos pontos de ordenada negativa. 2 2f x f x f x Resposta: (C) 19. 2f x x Expressão de g: 1g x ax 2 5 2 1 5 2 4 2g a a a 2 1g x x � 4 4 4 2 4 2 4 1 9 9 2 5f g f f g f f g f g f f Resposta: (D) 20. O vértice da parábola tem coordenadas 4 , 4f com 4 0f porque 3 2f f . , 4fD f Resposta: (A) Pág. 118 21. 16f x x 21.1. 2 2 2 2 16 16 7 7 7 x x x f x x x 2 24 416 49 784 4 4 0 49 x x x x x x 2 2 53 53 4 78053 780 0 2 x x x 65 12x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 10 Verificação: 65x : 2 65 65 16 9 9 7 (falso) 12x : 2 12 12 16 2 2 7 (verdadeiro) 12 é a única solução. 12 12 16 2f O ponto de interseção dos gráficos tem coordenadas (– 12 , 2). 21.2. ,P x f x 0 0 16 4f 0 , 4A ; , 4B x ; 0 , 1E ; , 1D x ; , 0C x a) 0AB x x (x > 0) 4 4BP f x f x 4, ff x x D 4 1 1 16 4 16 2 2 2 2 2ABP x f xAB BP A x x x x x 0,5 16 2g x x x x b) 1OCDEA OC CD x x 0,5 16 2g x x x x x x 0,5 16 3 0x x x 0,5 16 3 0x x 0 0,5 16 3 0x x 0 16 6x x 0 16 36 0 20x x x x Como 0x apenas devemos considerar 20x . Verificação: 0,5 20 20 16 3 20 0 10 6 60 0 (verdadeiro) A abcissa de P é 20. Pág. 119 22. 22.1. 1f x x ℝ f D . Logo, se f x D , então f x D . 1 1f x x x f x Portanto, ℝ ℝ,x x f x f x . Logo, f é uma função par. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 11 22.2. f x x x ℝ f D . Se f x D , então f x D . ℝ :x f x f x e ℝ :x f x f x Logo, f não é par nem é ímpar. 22.3. f x x x ℝ f D . Se f x D , então f x D . f x x x x x f x Portanto, ℝ ℝ,x x f x f x . Logo, f é uma função ímpar. 22.4. 5 2 1 x f x x ℝ f D . Se f x D , então f x D . 5 5 5 2 2 21 11 x x x f x f x x xx Portanto, ℝ ℝ,x x f x f x . Logo, f é uma função ímpar. 23.1. Sejam f e g funções pares: ,f fx D x D f x f x e ,g gx D x D g x g x Então: ,f g f gx D D x D D f g x f x g x f x g x f g x Portanto, ,f g f gx D x D f g x f g x . Logo, f g é uma função par. 23.2. Sejam f e g funções ímpares: ,f fx D x D f x f x e ,g gx D x D g x g x Então: ,f g f gx D D x D D f g x f x g x f x g x f x g x f g x Portanto, ,f g f gx D x D f g x f g x . Logo, f g é uma função ímpar. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 12 23.3. Sejam f e g funções pares. ,f fx D x D f x f x e ,g gx D x D g x g x Então: ,f g f gx D D x D D f g x f x g x f x g x f g x Portanto, ,fg fgx D x D f g x f g x . Logo, f g é uma função par. 23.4. Sejam f e g funções ímpares: ,f fx D x D f x f x e ,g gx D x D g x g x Então: ,f g f gx D D x D D f g x f x g x f x g x f x g x f g x Portanto, ,fg fgx D x D f g x f g x . Logo, f g é uma função par. 24. Seja f uma função ímpar tal que 0 f D : Então, 0 0f f , ou seja, 0 0f f . 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0f f f f f f Portanto, se f é uma função ímpar e 0 f D , então 0 0f . 25. Seja f uma função simultaneamente par e ímpar. ,f fx D x D f x f x f x f x Então: ,fx D f xf x f x f x Como 2 0 0f x f x f x f x f x f x , então: , 0fx D f x 26. Sejam nu e nv progressões aritméticas de razões 1r e 2r , respetivamente, e n n nw u v Então, 1 1n nu u r e 1 2n nv v r . 1 1 1 1 1 1 2n n n n n n n n n nw w u v u v u u v v r r Portanto, n n nw u v é uma progressão aritmética de razão igual a 1 2r r Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 13 27. Se nu é uma progressão aritmética de razão 2 então ℕ 1, 2n nn u u 34 2 nu n v 1 1 11 3 3 33 3 3 21 3 3 6 4 2 2 1 1 2 2 2 6424 2 2 n n n nn n n n u u u uu un u u n v v Logo, nv é uma progressão geométrica de razão 1 64 . Pág. 120 28. � 2 2 1 1f g f g f � 2 2 3 0g f g f g � 1 13 3 2 1g f g f g �1 1 11 1 1 2g f g f g Resposta: (B) 29. � �14 2f g g f 14 2f g g f 11 2f g 2 2 0 Cálculo auxiliar 3 3 2 6 2 2 x x g x y y y x y 1 2 6g x x 1 2 4 6 2g Resposta: (C) 30. 1 2 x f x 4 3 2 x g x x � 1 2 a g f a g f a g 4 1 4 2 4 22 3 2 1 3 2 1 2 a a a a a a � 4 2 1 1 1 a g f a a 4 2 1 1 5a a a a Resposta: (B) Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 14 31. 2f x x 2 2 2 2 4 2f x x x x Verificação: 2 2 2 4 2 2 2 (verdadeiro) Se 2 2f , então 12 2f . Resposta: (A) 32. ℝ : 0gD x f x O domínio de g pode ser 2 se f(2) = 0 ou um intervalo I contido em [a , b] sendo a e b os zeros de f, caso existam. 2gD ,gD a b gD O domínio de g não pode ser ℝ0 . Resposta: (C) 33. 4 2 4 f x x 33.1. 44 2 4 4 f x x 4 2 0 4 x 4 8 2 0 4 x x 12 2 0 4 x x 2 12 0 4 x x , 4 6 ,x Cálculo auxiliar x 4 6 2 12x – – – 0 + 4x – 0 + + + Quociente + n.d. – 0 + 33.2. 4 0 2 1 4 0 f 4 0 2 0 4 8 2 0 2 4 f x x x x B é o ponto de interseção da reta de equação 4y com o eixo Oy . Logo, B tem coordenadas 0 , 4 . C é o ponto de interseção da reta de equação 4y com o gráfico de f . Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 15 4 4 4 8 2 4 2 4 2 0 0 4 4 4 x f x x x x 12 2 0 4 6x x x Logo, C tem coordenadas 6 , 4 . 0 , 1A ; 0 , 4B ; 6 , 4C ; 2 , 0D 1 2 1 2 2OAD OA OD A 2 6 4 16 2 2OBCD OD BC A OB 16 1 15ABCD OBCD OADA A A 34. 1 1 , \ 2 2 f f x D x ℝ 1 , 1,gg x x D 34.1. 1 2 1 2 2 f x x 1 1 2 1 0 0 2 2 x x x 3 3 0 0 2 2 x x x x , 2 3 ,x Cálculos auxiliares 3 0 3x x 2 0 2x x x 2 3 3x – – – 0 + 2x – 0 + + + Quociente + n.d. – 0 + Pág. 121 34.2. : 1, 3 3 ,f g g fD x x D g x D � ℝ Cálculo auxiliar 1 1 2 1 3g fx D g x D x x x x 11 1 2 1 f g x f g x f x x � � 1 1 2 1 f g x x � 1 , 3 3 ,f gD Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 16 34.3. 1g x x ; 1,gD ; 0 ,gD 2 21 1 1g x y x y x y x y 1 2 1g x x 1 2 : 0 , 1, 1 g x x 1 35. 220 , 0 , 20ff x x x D ℝ8 , gg x x D 35.1. 220f x x x x x 2 2 220 20 2 0x x x x x 2 10 0 0 10x x x x Verificação 0x : 0 0 0 (verdadeiro) 10x : 220 10 10 10 100 10 (verdadeiro) 0 , 10S 35.2. 220 8f x g x x x x 2 2 220 64 16 2 36 64 0x x x x x x 2 2 18 18 12818 32 0 2 x x x 2 16x x Verificação 2x : 220 2 2 8 2 36 6 (verdadeiro) 16x : 220 16 16 8 16 64 8 (falso) 2 8 2 6g O ponto de interseção dos gráficos de f e g tem coordenadas (2 , 6). 35.3. : 12 , 8f g g fD x x D g x D � ℝ Cálculo auxiliar 0 8 20g fx D g x D x x ℝ 8 0 8 20 8 12x x x x 220 8 8f g x f g x x x � 2 2160 20 64 16 4 96x x x x x 2 : 12 , 8 4 96 f g x x x � ℝ 1 Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 17 35.4. � 2 2 4 16 4 960 4 96 0 4 96 0 12 8 2 f g x x x x x x x x � 12 f gD e �8 f gD Verificação: 12x : 212 4 12 96 0 0 0 (verdadeiro) 8x : 28 4 8 96 0 0 0 (verdadeiro) 12 , 8S 36. 5 , \ 2 2 g x g x D x ℝ 36.1. , , , 0B x g x A x ; 0 ,C g x OA x ; AB g x 2OABCP OA AB 2 25 2 5 2 14 2 2 2 2 2 x x x x x x P x x x x x 36.2. 2 22 14 2 14 12 12 12 0 2 2 x x x x P x x x 2 22 14 12 24 0 2 2 24 0 2 2 x x x x x x x 2 4 192 4 3 4 x x x Como x > 0, temos x = 3. 15 3 3 3 2 g 3 , 3B 36.3. 2 22 14 2 14 24 24 24 0 2 2 x x x x P x x x 22 14 24 48 0 2 x x x x 22 10 48 0 2 x x x 0 , 8x Cálculos auxiliares: 2 2 10 10 8 482 10 48 0 8 3 4 x x x x x Como 0x , temos 8x . Dado que 2 0,x x ℝ : 22 10 48 0 2 x x x 22 10 48 0x x 0 0 8 x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 18 36.4. 25 Área 2OABC x OA AB x g x x 2 2 2 25 81 81 20 162 981 5 81 162 0 5 81 162 0 18 2 10 5 x x x x x x x x x x Como 0x , a área do retângulo [OABC] é igual a 81 cm2 se 18x cm. 22 18 14 18 18 45 18 2 P 18 45P cm 37. 2 1 , \ 2 2 f x f x D x ℝ 37.1. 2 1 3 4 24 2 1 4 0 0 3 2 3 2 3 x x x xx x x f x x x x x x 2 2 2 2 2 7 3 8 4 2 3 0 0 2 3 5 6 x x x x x x x x x x 3 1, 2 , 3 2 x Cálculos auxiliares 2 1 1 24 32 3 0 1 4 2 x x x x x 2 5 6 0 2 3x x x x x −1 3 2 2 3 22 3x x + 0 − 0 + + + + + 2 5 6x x + + + + + 0 – 0 + Quociente + 0 – 0 + n.d. – n.d. + 37.2. a) 3g x kx � 2 3 1 1 1 1 1 3 1 1 2 3 k f g f g f k k 2 6 1 2 7 1 0 1 0 2 3 5 k k k k 2 7 5 2 0 0 2 5 5 k k k k k k b) 1 3 2 2 3 2 3 3g g k 2 6 3k k 38. 21 , \ 2 2 f f x D x ℝ Exame Final Nacional – MatemáticaA 12.º ano Propostas de Resolução 19 38.1. 2 2 2 2 2 1 2 1 0 0 2 2 2 x f x x x x 4 0 2 x x , 2 4 ,x Cálculo auxiliar: x 2 4 4x – – – 0 + 2 x + 0 – + – Quociente – n.d. + 0 – 38.2. ℝ2, gg x x D �f g x x f g x x 2 2 2 1 2 f x x x x 2 3 2 2 2 2 2 2 1 0 0 2 2 x x x x x x 3 2 22 0 2 0x x x x 2 22 0 2x x x x 2 20 2 0 2x x x x 21 1 80 2 2 x x x 0 2 1x x x 1, 0 , 2S 38.3. Os gráficos das funções f e 1f são simétricos relativamente à reta de equação y = x. Portanto, os pontos de interseção destes gráficos, quando existem, pertencem aquela reta. Por isso, as equações f x x , 1f x x e 1f x f x são equivalentes. 2 2 1 1 0 2 2 f x y y y x x 2 2 2 0 2 x y xy x 2 0 2x y xy x 2 1 2 2 1 y x y y x x y 1 2 1 x f x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 20 1 2 21 0 2 1 x f x f x x x 2 1 2 1 2 2 0 2 1 x x x x x x x 2 23 2 2 2 4 2 0 2 1 x x x x x x x 2 3 0 2 1x x x x 3 0 2 1 0 3x x x x x x 2 1 2 f x x x x 22 2 2 0 2 x x x x 23 0 2 3 0 2x x x x x x 0 3x x 0 , 3S 39. 39.1. Os triângulos [MDF] e [CDE] são semelhantes. 2EC ; 2 x MD ; 1MC ; 2 1 2 2 x x CD MF MD EC CD 22 2 22 2 2 2 x MF x MF x x 2 2 x MF x Portanto, 2 2 x h x x . 39.2. base 1 altura 3 V A 3 21 2 2 3 2 3 6 x x V x x V x x x 39.3. 32 6 432 6 36 3 6 6 12 V cm 3 39.4. 3 32 2 36 36 36 0 3 6 3 6 x x V x x x 32 108 216 0 3 6 0x x x 2 3 54 108 0 2 x x x x 6 3 3 3x x As possíveis medidas da aresta da base são 6 cm e 3 3 3 cm. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 21 Cálculos auxiliares Sabemos que 6 é uma solução da equação 3 54 108 0x x . 1 0 – 54 108 6 6 36 – 108 1 6 – 18 0 2 6 36 72 6 1086 18 0 2 2 x x x x 6 6 3 3 3 3 3 3 3 2 x x x Como 2x , temos 3 3 3x . Pág. 122 1. 2 , ff x x k D ℝ 2 , \ 0gg x D x ℝ � 2 3 2 3 9 2 2 9 1 8 9 g f g f g k k k k Resposta: (B) 2. 3 , 2fD 3 2 3 1 2 0 1 3 0 2 1 6 1 2 1 1 7f x f x f x f x f x [1 , 7]gD Resposta: (B) 3. Se o contradomínio é , 0f , Oy é o eixo de simetria do gráfico de f. Logo, f é uma função par. Resposta: (D) 4. 3 3 2f x x x ; 4 3 22g x x x x 4.1. 1 0 –3 –2 2 2 4 2 1 2 1 0 30 3 2 0f x x x 22 2 1 0x x x 22 1 0x x 22 0 1 0x x 21 0,x x ℝ 2 1x x 1 2 ,x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 22 4.2. 4 5 22g x x x x 2 2 2x x x 2 1 2x x x 0 0 1 2g x x x x 2 2 2 2 1 1 1 2 f x x x x h x g x x x x x 2 : \ 1 , 0 , 2 1 h x x x ℝ ℝ 1 4.3. ℝ2 1 0 0 \ 1, 0 , 2 x h x x x ℝ1 0 \ 1, 0 , 2x x ℝ1 \ 1, 0 , 2x x 1, 0 0, 2 2 ,x 5. A(5 , 12) e P(x , 0) 5.1. 2 25 12 13OA OP x 2 25 12AP x 2 210 25 144 10 169x x x x Perímetro de [OPA] = OP OA AP 213 10 169f x x x x 5.2. 290 13 10 169 90f x x x x 2 10 169 77x x x 2 2 210 169 77 154x x x x 2144 77 169x 144 5760 40x x 40OP Verificação: 240 13 40 10 40 169 90 53 37 90 (verdadeiro) 40 12 240 2OPA A 5.3. Se o triângulo é retângulo em P, então x = 5. 25 5 13 5 50 169 18 12 30f 2 2 0 1 1 8 2 1 2 x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 23 5.4. 222 2 2 213 13 169 10 169x f x x x x x 2 2169 10 169x x x 10 2 169x 33,8x Para este valor, pelo recíproco do Teorema de Pitágoras, o triângulo é retângulo em A dado que , 13OP x OA , 13AP f x x pelo que 2 2 2 OP OA AP . 6.1. n P é a medida da hipotenusa do triângulo de ordem n. Então, 2 nP é a medida dos catetos do triângulo de ordem n + 1. 2 2 2 2 1 1 1 2 2 2 2 4 4 n n n n n n n P P P P P P P 1 1 2 2 2 2 n n n n P P P P nP é uma progressão geométrica de razão 2 2 . 2 2 21 16 16 16 2 16 2P 8 8 8 1 2 11 121 2 151616 2 16 2 16 2 1 162 2 2 2 2 1 2 2 r S P r 30 2 2 230 2 15 2 2 2 30 2 30 4 22 2 6.2. a) A área de um triângulo retângulo isósceles cujos catetos medem a unidades é dado por 2 21 2 2 2 a a a A a . Se b é a medida da hipotenusa, 2 2 2b a a donde 2 2 2 b a . Assim, 2 21 1 2 2 4 b A b . A área do triângulo de ordem n é 21 4n n a b , dado que n b é o comprimento da hipotenusa. A área do triângulo de ordem 1n é 2 1 1 1 4n n a b . 222 11 1 2 2 1 2 2 nn n n nn ba b a bb na é uma progressão geométrica de razão 1 2 . Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 24 b) 7 7 7 7 1 1 11 11 1 1 12 216 16 256 256 1 256 2 254 1 11 2 2 1281 2 2 r S a r 7. 4 1 , ff x x D ℝ 11 8 , , 8g g x x D 7.1. � ℝ :f g g fD x x D g x D 1 , 8 � 1 8 4 1 8 1f g x f g x f x x 1 : , 8 4 1 8 1 f g x x � ℝ 1 � ℝ 9 : , 32g f f g D x x D f x D � 4 1 1 8 4 1g f x g f x g x x 1 32 8 9 32x x 9 : , 32 9 32 g f x x � ℝ 1 7.2. � � 4 1 8 1 9 32f g x g f x x x 4 1 8 9 32 1 16 1 8 9 32 2 9 32 1x x x x x 16 128 9 32 1 2 9 32 6 96 2 9 32x x x x x 2 2 236 2 6 96 96 4 9 32 36 1152 9216 36 128x x x x x x 2 2 19216 1024 0 9 0 9 1 0 0 9 x x x x x x x x Verificação 0 :x 4 1 8 0 1 9 32 0 4 1 3 (verdadeiro) 1 9 x : 8 32 1 49 4 7 4 1 1 9 4 1 1 9 9 9 9 3 3 (falso) 0S 7.3. Não, porque � �f g g f . Cálculo auxiliar 1 1 8 8 1 8 g fx D g x D x x x ℝ Cálculo auxiliar 1 4 1 8 9 9 4 8 32 f gx D f x D x x x x ℝ Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 25 7.4. 11 8 , , 8g g x x D g x y 1 8x y 21 8x y 2 2 18 1 8 y x y x 2 1 1 8 x g x 1 0 2 1 : , 8 1 8 g x x ℝ 1 7.5. ℝ 2 1 0 1 3 4 3 1 8 x g x f x x x 2 21 32 96 8 0 32 105 0 0x x x x x x 232 32 4 105 0 3 35 0 3 2 x x x x x x 3S Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 26 Tema 2: Funções e sucessões. Limites e continuidade Pág. 124 1.1. 2 2lim 3 lim 3n n n 1.2. 4 2 4lim 2 2 lim 2n n n Pág. 125 1.3. 3 3 2 3 3 2 6 6 lim lim lim 3 3 2 2 n n n n n n 1.4. 4 3 4 4 2 2 2 2 2 2 1 2 2 lim lim lim lim2 2 n n n n n n n n n 1.5. 3 2 3 5 5 2 2 1 2 2 lim lim lim 0 1 n n n n n n n 1.6. 2 2 3 3 3 3 2 2 1 1 1 1 lim lim lim 8 8 28 8 n n n n n n 1.7. 2 2 2 23 3 2 3 2 3 0 3 lim lim lim lim 3 1 1 1 01 1 11 n n n n n n n nn n nn 1.8. 24 2 334 3 2 2 2 2 2 1 11 1 11 1 lim lim lim lim 11 1 1 1 nn n n n nnnn n n n n n n n n 3 2 1 1 1 1 0 0 lim 1 1 1 0 1 nn n 1.9. 2 3 2 3 lim 2 3 lim 2 3 n n n n n n n n 2 3 1 1 lim lim 0 2 3 2 3 n n n n n n 1.10. 2 2 2 2 3 3 3 3 lim 3 3 lim 3 3 n n n n n n n n n n n n 2 2 2 3 3 lim lim lim 11 1 3 33 3 3 3 n n n n n n nn n n nn n 1 1 1 3 3 3 lim 2 3 61 3 3 2 3 2 3 3 3 3 n Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 27 Pág. 126 1.11. 22 1 2 1 2 1 lim 2 1 lim lim 2 1 2 1 n n n n n n n n n n n n 2 2 2 2 1 2 2 1 lim lim 2 1 2 1 1 n n n n n n n n n nn n 2 1 2 2 0 lim 12 1 0 0 1 1 n n n n 1.12. 2 2 2 2 2 2 2 2 4 3 2 4 3 4 4 3 lim 2 4 3 lim lim 2 4 3 2 4 3 n n n n n n n n n n n n n n n n n n 2 3 3 3 lim lim lim 33 3 2 42 4 2 4 n n n n nn n n nn n 3 3 3 lim 43 2 4 0 2 4 n 1.13. 2 3 3 31 1 1 3 1 0 1 lim lim lim lim 22 1 2 0 2 22 n n n n n n n nn n nnn 1.14. 1 33 3 3 0 lim lim lim lim 1 02 2 2 21 1 n n n n n n n n n n n n n n 1.15. 2 212 1 1 1 1 1 1 2 1 2 3 2 29 2 3 2 2 1 0 2 13 lim lim lim lim 3 13 1 3 3 1 3 3 1 3 0 3 3 3 n nn nn n n n n n n 1.16. 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 lim lim lim lim lim 3 9 2 93 3 3 3 n nn n n n 1.17. 1 1 2 3 2 3 3 2lim 3 2 3 lim lim lim 3 0 3 3 3 33 3 n nn n n n n n n n Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 28 2.1. 3 n n a ℕ 1 11 3 13 , 33 n n nn n n a n a na é uma progressão geométrica de razão 1 3 r ℕ 11 1 1 2 11 2 1 1 2 12 2 2 , 1 22 2 nn n nn n n n b n b nb é uma progressão geométrica de razão 1 2 r 2.2. 1 1 1 3 3 a ; 1 3 r 1 1 11 1 1 1 1 1 3 1 1 13 3 1 1 1 21 3 3 3 2 23 3 1 3 3 p p p p p p r S a r 2.3. 1 1 1 1 lim lim 1 1 0 2 2 23 n n S 2.4 1 1 lim lim 2 n n n i a S 1 1 1 1 1 2 4 b nb é uma progressão geométrica de razão 1 2 r 1 1 1 1 1 1 2 lim lim lim 11 4 1 2 n nn n i r b b r 1 1 2 1 2 1 lim 1 0 4 2 4 2 n Portanto, 1 1 1 1 1lim 2lim 1 1 lim 2 n n n n i i n n n n i i a a b b 3. 1 1 lim lim 1 n n r S a r 1 1 1 0 1 1 a a r r Se 0 1 , lim 0nr r Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 29 Pág. 127 4. 2 3 1 1 n nu n 4.1. 1 1 2 3 1 2 3 1 1 1 2 2 u ; 2 2 2 3 1 2 3 5 2 1 3 3 u ; 3 3 2 3 1 2 3 1 3 1 4 4 u Como 2 1 3 2 u u u u , a sucessão nu é não monótona. 4.2. 1 n toma apenas os valores 1 e 1. Portanto, 2 3 1 n define uma sucessão limitada dado que ℕ ,2 3 2 3 1 2 3nn , ou seja, ℕ , 1 2 3 1 5nn . 2 3 1 1 2 3 1 1 1 n n nu n n e 1 lim 0 1n . Logo, lim 0 n u dado que nu é o produto de uma sucessão limitada por uma sucessão de limite nulo. Como lim 0 n u , nu é convergente. 4.3. Toda a sucessão convergente é limitada. Logo, como nu é convergente, então é limitada. 5. 1 2 5 n n u n e 1 2 se 10 se 10 n n n u n v u n 5.1. 1 1 1 2 1 1 1 2 2 2 1 5 6 3 v u 10 10 1 2 10 19 38 2 2 2 10 5 15 15 v u 11 11 1 12 1 2 12 23 12 5 17 v u u 5.2. 1 1 2 2 lim lim lim lim lim 2 5 n n n n n v u u n n Pág. 128 6.1 nu : ℕ 1 2 1 1 5 , 5 n n u u u n a) Pretende-se provar que ℕ 3 , 2 nn u . Para 1n , temos 1 3 3 1 2 2 u (proposição verdadeira) Admitamos, por hipótese, que para dado ℕn , 3 2 nu . Pretendemos provar que 1 3 2 nu . Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 30 2 23 3 2 2 n n u u 2 2 59 1 9 205 5 4 5 5 4 4 n n u u 1 1 29 3 20 2 n n u u Ficou provado, por indução matemática, que ℕ 3 , 2 nn u b) Vamos provar, por indução matemática, que ℕ 1, n nn u u Para 1n vem 2 2 1 2 1 5 1 5 6 1 1 1 5 5 5 u u u (proposição verdadeira) Admitindo, para dado ℕn , que 1n nu u vamos provar que 2 1n nu u . 2 2 1 1n n n n u u u u 2 2 1 5 5 n n u u 2 2 1 5 5 5 5 n n u u 2 1n nu u Mostrámos que ℕ 1, n nn u u , ou seja, nu é crescente. c) nu é monótona e limitada. Logo, nu é convergente. Se nu é convergente , 1lim limn nu u . 2 1 5 lim lim lim lim 5 n n n n u u u u 2 lim 5 lim 5 n n u u 2 2 25 5 5 5 5 0 5 x x x x x x 5 25 20 5 5 5 5 2 2 2 x x x Como ℕ 3 , 2 nn u , vem 3 lim 2 nu pelo que 5 5 lim 2 nu . 6.2. nu : ℕ 1 1 1 4 , 4 n n u u n u a) Vamos provar, por indução matemática, que ℕ 1, n nn u u . Para 1n vem 2 1 1 4 4 4 1 1 1 4 4 1 3 u u u (proposição verdadeira) ℕ| , 4 2 0, da definição de n nn u u ℕ, 0, da definição de n nn u u 3 30 29 2 20 20 ℕ| , 0 da definição de .n nn u u |Fazendo lim n u x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 31 Admitindo, para dado ℕn , que 1n nu u vamos provar que 2 1nnu u . 1 1n n n nu u u u 14 4n nu u 1 1 1 4 4 n n u u 1 4 4 4 4 n n u u 2 1n nu u Mostrámos que ℕ 1, n nn u u , ou seja, nu é crescente. b) Se nu é convergente, então 1lim limn nu u . 1 4 4 lim lim lim lim lim 4 4 lim n n n n n n u u u u u u 24 4 4 4 0 0 4 4 4 x x x x x x x 2 22 0 2 0 4 0 2 4 x x x x x Logo, se nu é convergente, então lim 2nu c) Vamos provar que ℕ , 2 n n u . Para 1n , temos 1 2 1 2u (proposição verdadeira) Admitamos, por hipótese, que para dado ℕn , 2 n u . Pretendemos provar que 1 2nu . 2 2 4 4 2 n n n u u u 1 1 4 2 4 2 n n u u 1 4 4 2 4 2 n n u u Ficou provado, por indução matemática, que ℕ , 2 n n u . Portanto, como toda a sucessão crescente e majorada é convergente, podemos concluir que nu é convergente, sendo lim 2 n u . 7. ℕ 1 1 5 4 , 3 n n u u u n e 2 n n v u 7.1. Pretendemos provar que ℕ 2, 3 2n n n u Para 1n , temos 2 1 1 3 2 5 3 2 5 5u , que é uma proposição verdadeira Fazendo lim nu x ℕ ℕ ℕ ℝ É dado que , 0. 4 Logo, , 0, ou seja, , 4 0 . 4 1 1 , , n n n n u n n u u x y x y x y Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 32 Admitindo, para dado ℕn , que 23 2n n u , temos de provar que 2 1 1 3 2 n n u 1 4 3 n n u u 24 3 2 3 n |Por hipótese 2 23 6 3 6 3 3 3 n n 2 12 13 2 3 2nn Fica, assim, provada a hereditariedade da propriedade. Pelo princípio de indução matemática, pode-se concluir que ℕ 2, 3 2n n n u 7.2. ℕ 2 2, 2 3 2 2 3n n n n n v u 2 1 2 1 1 2 1 2 11 2 2 3 3 1 3 3 3 33 3 n n n n n nn n n n v v Como ℕ 1 1 , 3 n n v n v , nv é uma progressão geométrica de razão 1 3 r 7.3. 1 1 1 n n r S v r , 2 1 1 3 3v e 1 3 r 1 1 1 1 lim 1 0 3 93 3 lim lim 3 3 3 3 1 2 2 2 2 1 3 3 3 n n n S Resposta: (B) Pág. 129 8.1. a) 2 2 2 2 1 ... 1 2 n n k n n n n u n k n n n n Como 2 n n n é a menor das n parcelas da soma e 2 1 n n é a maior, temos: ℕ ℕ 2 2 2 2 2 2 2 1 , , 1 1 n n k n n n n n n n n n u n n n k n n n n Por outro lado, como 2 2 2 2 lim lim 1 n n n n n e 2 2 2 2 lim lim 1 1 n n n n , podemos concluir, pelo teorema das sucessões enquadradas, que lim 1 n u . b) 8 1 6 1 2 3 6 3 3 6 3 2 n n n n n v n n n 2 2n define uma sucessão decrescente de termos positivos. Logo, para ℕ 1n n : 1 3 8 3 6 2 6 n n n Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 33 2 2 1 1 2 1 2 1 1 2 5 1 1 2 5 0 2 2 2 3 3 2 3 4 3 3 2 6 3 3 2 6 n n n n n n n Portanto, ℕ 1 5 \ 1 , 3 6 n n n n v Atendendo a que 1 5 lim lim 0 3 6 n n , podemos concluir, pelo teorema das sucessões enquadradas, que lim 0 n v . 8.2. 2 9 4 n n n u n a) 2 9 1 2 4 4 n n n n u n n Para todo ℕn : 1 1 1 0 2 2 2 2 4 4 4 n n n n n Portanto, ℕ, 2n n n u . b) Se ℕ, 2n n n u e 2n , então lim n u . 9. Como , 1 n n un v ℕ e dado que , 0 n un ℕ , podemos concluir que , 1 n n u n v ℕ . Por outro lado, se lim n u , então: 1 lim 0 n u Assim: , 0 1 n n u n v ℕ e 1 lim0 lim 0 n u Portanto, pelo teorema das sucessões enquadradas, temos que lim 0 n v . Pág. 131 10.1. 55 4 5lim 4 1 lim 4 x x x x x 10.2. 5 5lim lim x x x x x 10.3. 4 4lim 3 2 1 lim 3 x x x x x 10.4. 5 5lim 1 3 2 lim 2 x x x x x 2 9 4 2 8 2 1 n n n Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 34 11.1. 1 lim 2 2 2x x x 1 1 2 2 2 2 2 2 lim 1 2 2 2 x x x x x x x 1 1 2 2 2 2lim 0 1 2 2 2 x x x x x 11.2. 2 2 2 2 2 4 1 2 2 1 lim 2 4 1 lim 2 2 1x x x x x x x x x x 2 2 2 2 4 1 lim 2 2 1x x x x x 2 2 2 4 4 1 1 lim 0 2 2 1x x x x x Pág. 132 12.1. 4 2 4 35 1 5 5lim lim lim 2 3 2 2x x x x x x x x x 12.2. 2 2 5 5 3 2 1 2 2 2 lim lim lim 0 x x x x x x x x x 12.3. 3 3 3 3 4 1 4 4 lim lim 33 3x x x x x x x 12.4. 2 2 2 2 2 1 2 2 lim lim 33 2 3x x x x x x x 12.5. 6 2 6 3 3 3 3 3 2 3 3 lim lim lim 22 2x x x x x x x x x x 12.6. 2 2 3 3 2 3 2 1 lim lim lim 0 2 2x x x x x x xx x x 13.1. 2 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 1 2 lim lim lim 0 lim lim 0 x x x x x x x x xx x x x x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 35 13.2. 2 2 2 22 2 1 1 1 1 4 4 lim lim lim lim 44 44 11 1 x x x x x x x x x x x xx x xx x 2 2 1 11 1 1 0 lim lim 1 4 4 1 0 1 1 x x x x x x x x 13.3. 2 22 2 1 11 1 1 lim lim lim 2 2 2x x x x x x x xx x x x x x 2 2 11 1 11 1 1 0 lim lim 0 12 1 0 1 x x xx x xx x x x 13.4. 3 2 3 3 23 3 1 1 1 2 2 1 lim lim 1 1x x x x xx xx x x x x 3 3 3 2 3 2 1 1 1 1 1 1 2 2 lim lim 1 1x x x x x x x xx x x x x x 3 33 2 33 2 3 1 1 1 1 1 12 2 2 0 0 0 lim lim 2 11 1 0 11 x x x xx x xx x x xx 13.5. 4 1 2 4 1 2 lim 4 1 2 lim 4 1 2x x x x x x x x x x 2 2 2 2 2 2 4 1 2 4 1 2 lim lim 4 1 2 4 1 1 2x x x x x x x x x x x xx x 2 2 2 2 1 3 3 1 lim lim 4 1 1 2 4 1 1 2x x x x x x x x x xx x x xx x 2 2 1 3 3 lim 04 1 1 2x x x xx x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 36 13.6. 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 1 3 1 3 1 lim 3 1 lim lim 3 1 3 1x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 2 2 22 1 3 3 1 lim lim 3 13 1 1 11 1 x x x x x x xx x x xx x 2 2 1 1 3 3 lim lim 3 1 3 1 1 1 1 1 x x x x x x x x x x x x x 2 1 3 3 0 3 lim 23 1 1 0 1 0 1 1 x x x x Pág. 133 14.1. 22 2 2 2 2 22 2 lim lim lim 2 x x x x xx x x x x x x x 14.2. 22 2 2 2 2 22 2 lim lim lim 2 x x x x xx x x x x x x x 14.3. 3 2 3 2 3 3 3 3 3 1 3 1 3 3 lim lim lim 22 1 2 1 2x x x x x x x x x x x 14.4. 3 23 2 3 3 3 3 3 13 1 3 3 lim lim lim 22 1 2 1 2x x x x xx x x x x x 14.5. 3 1 lim x x x x x 3 1 4 1 4 4 lim lim lim 2 2 2 2x x x x x x x x x x x Pág. 134 15.1. 23 23 3 3 3 927 lim lim 3 39x x x x xx x xx 2 3 3 9 9 9 9 27 9 lim 3 3 3 6 2x x x x Quando : 3 1 3 1 e x x x x x 2 2lim 2 lim 2 x x x x x 3 2 3lim 3 1 lim 3 x x x x x 3 2 3lim 3 1 lim 3 x x x x x 1 0 0 27 3 3 9 27 1 3 9 0 2 2lim 2 lim 2 x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 37 15.2. 2 0 5 3 lim x x x x 0 0 0 0 5 3 lim lim 5 3 3 x x x x x x 15.3. 3 2 31 2 lim 1x x x x 0 0 2 21 1 2 2 lim 1 1x x x x x x x 2 21 2 2 1 2 2 5 lim 1 1 1 31x x x x x 15.4. 0 22 3 0 3 22 2 22 lim lim 5 2 2 2 1x x x xx x x x x x x 2 22 4 4 lim 4 4 1 72 1x x x x 15.5. 0 2 0 3 2 23 3 3 39 lim lim 2 9 27 3 2 3 9x x x xx x x x x x 23 3 6 lim 02 3 9x x x x 2 3 3 6 lim 2 3 9 0x x x x 23 3 6 lim 2 3 9 0x x x x Não existe 2 3 23 9 lim 2 9 27x x x x . 16.1. 22 2 2 lim 4x x x 0 0 22 2 2 2 2 lim 4 2 2x x x x x 2 2 22 2 2 lim 4 2 2x x x x 22 2 4 lim 4 2 2x x x x 2 2 lim 2 2 2 2x x x x x 2 1 lim 2 2 2x x x 1 1 162 2 2 2 2 1 1 0 2 1 1 2 2 1 2 2 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 5 2 2 2 4 2 1 2 1 0 2 9 0 27 3 6 9 27 2 3 9 0 2 3 9 3 6 9 2 3 0 Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 38 16.2. 0 2 0 1 2 lim 3 1 1x x x x x 2 1 2 3 1 1 lim 3 1 1 3 1 1x x x x x x x x x 1 1 1 2 3 1 1 1 2 3 1 1 lim lim 3 1 1 2 1x x x x x x x x x x x x x 1 2 3 1 1 3 2 2 lim 3 2 2 2x x x x 16.3. 1 8 3 lim 1x x x 0 0 1 8 3 8 3 1 lim 1 8 3 1x x x x x x x 1 1 8 9 1 1 1 lim lim 1 8 3 1 8 3x x x x x x x x x x 1 1 1 1 2 1 lim 6 38 3 1 8 3x x x Pág. 135 17. 2 3 2 se 0 1 se 0 se 0 x x x x f x x x x x x x 17.1. 0 0 2 0 0 0 0 lim lim lim lim x x x x x x x x x xx f x x xx x x x x x 0 0 lim lim 0 1 1x x x x x x x x x x 0 22 3 20 2 0 0 0 0 lim lim lim lim 0 1 1x x x x x x xx x x x f x x x xx x 17.2. 0 1f Os limites laterais de f no 0 são iguais mas diferentes de 0f . Logo, não existe 0 lim x f x . Pág. 136 18.1. 0 2 0 21 1 1 1 1 1 lim lim lim lim 1 1 1 21x x x x x xx x x f x x x xx 1 1 2 1 1 2 1 2 0 Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 39 18.2. 0 2 0 21 11 1 1 lim lim lim lim 1 21x xx x x x x f x f x xx 1 2f Como 1 f D e os limites laterais de f no ponto 1 são diferentes de 1f , não existe 1 lim x f x 18.3. 22 1 lim 4x x x 22 1 1 lim 4 0x x x 22 1 1 lim 4 0x x x Não existe 22 1 lim 4x x x . 18.4. 2 32 5 6 lim 2x x x x 32 2 3 lim 2x x x x 2 2 3 1 lim 02x x x 18.5. 4 23 81 lim 3x x x 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 23 3 3 3 9 9 9 3 3 9 3 9 lim lim lim lim 3 3 33 3x x x x x x x x x x x x x x xx x 2 3 3 9 24 lim 3 0x x x x 2 3 3 9 24 lim 3 0x x x x Logo, não existe 4 23 81 lim 3x x x . 18.6. 0 2 0 3 2 20 0 0 3 2 3 23 6 lim lim lim 33 3x x x x x xx x x xx x x x 0 3 2 6 lim 3 0x x x x 0 3 2 6 lim 3 0x x x x Não existe 2 3 20 3 6 lim 3x x x x x . 18.7. 2 3 2 222 2 2 1 1 3 lim lim lim 4 4 04 4 2x x x x xx x x x x x x x x x 1 5 6 2 2 6 1 3 0 Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 40 19.1. 0 0 2 1 1 1 11 lim lim lim x x x x x xx x x x x x x xx x x x x x 21 1 1 1 lim lim lim 1 1x x x x xx x x x x x xx x 19.2. Já sabemos que 1 lim 1 1 x f x f . Falta verificar se 1 lim 1 x f x . 0 3 0 1 1 1 lim lim 1x x x f x x 1 1 lim x x 2 1 1 x x x 3 Como 1 1 lim lim x x f x f x , não existe 1 lim x f x . 20.1. 0 02 20 2 21 1 1 1 1 11 1 1 1 2 lim lim lim lim 1 2 2 1 2 2 12x x x x x xx x x x x xx x x x 20.2. 0 2 lim x x x 0 0 lim x 2 x x x x 0 lim x 2x x x 0 2 lim x x 2 0 20.3. 32 1 2 8 lim 2 8x x x x 2 22 2 4 1 1 2 8 lim 2 2 2 4x x x x x x x x 2 22 2 4 2 8 lim 2 2 4x x x x x x x 2 22 4 lim 2 2 4x x x x x 22 2 2 lim 2 2 4x x x x x x 22 2 2 2 4 1 lim 4 4 4 12 32 4x x x x Pág. 137 21.1. 0 0 2 21 1 1 1 1 1 1 1 lim lim lim 1 01 1 1 1x x x x x x x x x x x 21.2. 20 0 0 0 1 1 lim lim lim lim 01 1 1x x x x x x x x x x x x x x x x x x 1 0 0 8 2 2 4 8 1 2 4 0 Cálculo auxiliar 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 Exame Final Nacional – MatemáticaA 12.º ano Propostas de Resolução 41 21.3. 2 1 1 lim 1x x x 1 1 1 lim 1x x x x 1 se 1 1 1 se 1 x x x x x 1 1 1 1 1 1 1 lim lim lim 1 2 1 1x x x x x x x x x x 1 1 1 1 1 1 1 lim lim lim 1 2 1 1x x x x x x x x x x Não existe 2 1 1 lim 1x x x . 21.4. 0 02 1 1 1 1 11 lim lim lim 1 2 1 1x x x x xx x x x 21.5. 0 1 lim x x x x 0 0 0 0 1 1 lim lim x x x x x x x x xx x 0lim 1 0x x x 21.6. 3 2 0 lim x x x 0 0 3 2 2 3 3 30 0 03 3 1 lim lim lim x x x x x x xx 33 3 0 1 1 lim 0x x 33 3 0 1 1 lim 0x x Logo, não existe 3 2 0 lim x x x . Pág. 138 22.1. 2 se 0 1 se 0 1 se 0 x x x x f x x x x x no ponto 0x 0 0 2 0 0 0 0 1 lim lim lim lim 1 1 1x x x x x x f x x x xx x 0 0lim lim 1 1 0 0 1x xf x x x 0 1f 0 0 lim lim 0 x x f x f x f . Logo, existe 0 lim x f x pelo que f é contínua no ponto 0x Quando x 1, 0 Logo, x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 42 22.2. 2 se 2 2 2 se 2 x x f x x x no ponto 2x 0 0 2 2 2 2 22 lim lim lim 2 2 2x x x x xx f x x x x 2 2 2 2 lim lim 2 2 2 2x x x x x x .2 lim 2 x f x Como 2 2 lim lim x x f x f x , não existe 2 lim x f x pelo que f não é contínua no ponto 2x . 22.3. 1 1 se 0 1 2 4 se 0 x x f x x x x no ponto 0x 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 lim lim lim lim 1 x x x x x x x f x x x x 0 0lim lim 1 2 4 1 0 4 1x xf x x 0 1 0 4 1 2 1f 0 0 lim lim 0 x x f x f x f . Logo, existe 0 lim x f x pelo que f é contínua no ponto 0x 23.1. 29 se 3 3 6 3 se 3 x x k xf x k x x no ponto 3x 0 2 0 3 3 3 3 39 1 lim lim lim 3 3x x x x xx f x k x k x 3 1 1 6 lim 3 6 x x k k k 3 3lim lim 6 3 6 3 3 6 3x xf x k x k k f 2 6 6 1 1 1k k k k k f é contínua no ponto 3x se e só se 1 1k k . 23.2. 2 se 0 2 se 0 x x x f x x x kx k x no ponto 0x 0 0 0 0 0 22 lim lim lim x x x x x x xx x f x x x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 43 2 2 0 0 0 2 12 2 2 1 1 lim lim lim 1 1 1 1x x x x x xx x x x x x x x x x xx x 0 lim 2 x kx k k f é contínua no ponto 0x se e só se 1 1k k . Pág. 139 24.1. Dado que: toda a função polinomial é continua em ℝ ; a soma, a diferença e o quociente de funções contínuas são funções contínuas; uma potência de expoente racional de uma função contínua é uma função contínua; a função f é contínua em , 0 e em 0 , . No ponto 0x : 0 0 0 0 0 0 2 2 2 22 2 2 2 lim lim lim lim 2 2 2 2x x x x x xx x f x x x x x x 0 0 1 1 1 2 2 lim lim 42 2 2 2 2 2 2 2 22 2x x x xx x 0 0 2 2 0 2 lim lim 0 4 4 0 4x x x f x f x 0 0 lim lim 0 x x f x f x f . Logo, existe 0 lim x f x pelo que f é contínua no ponto 0x . Portanto, f é contínua em ℝ . 24.2. 2 6 se 3 se 3 3 se 3 1 4 x x k k xf x x x x a) Dado que: toda a função polinomial é continua em ℝ ; a soma, a diferença e o quociente de funções contínuas são funções contínuas; uma potência de expoente racional de uma função contínua é uma função contínua, a função f é contínua em , 3 e em 3 , , qualquer que seja o valor de k . b) No ponto 3x : 3 3 6 6 lim lim 2 3x x f x x 0 0 3 3 3 3 3 1 4 3 1 43 lim lim lim lim 1 41 4 1 4 1 4x x x x x x x xx f x xx x x 3 3 3 1 4 lim lim 1 4 1 4 3 2 3x x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 44 23f k k Se f é contínua no ponto 3x então existe 3 lim x f x , ou seja: 2 2 1 1 8 2 2 0 1 2 2 k k k k k k k Pág. 140 25.1. 2 1 1 se 22 6 4 1 2 2 se 2 x x x f x x x x a) 2910 29 2,9 10 f x f x f x Dado que toda a função polinomial é continua em ℝ ,a diferença e o quociente de funções contínuas são funções contínuas e uma potência de expoente racional de uma função contínua é uma função contínua, a função f é contínua em 1 , 2 e também é contínua em 5 3 , 2 2 . 5 2 1 5 5 1 62 3 2 2 42 6 105 2 6 4 2 f 3 2 1 3 3 1 42 2 2 6 6 2 2 33 2 6 4 2 f 4 2 2 3 4 2 2 3 3 1 2,73 4 122 2 3 2 2 3 3 5 3 1 2,9 3 2,9 2 2 f f ou Dado que: f é contínua em 5 3 , 2 2 3 5 2,9 2 2 f f podemos concluir, pelo Teorema de Bolzano-Cauchy, que 5 5 , : 2,9 2 2 x f x , ou seja, a equação 10 29f x tem pelo penos uma solução no intervalo 5 3 , 2 2 . Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 45 b) Já vimos que a função f é contínua em 1 , 2 . Dado que toda a função polinomial é contínua em ℝ , a soma de funções contínuas é uma função contínua e uma potência de expoente racional de uma função contínua é uma função contínua, a função f também é contínua em 1 , 2 . No ponto 1 2 x : 0 0 1 1 1 2 2 2 2 1 2 6 42 1 lim lim lim 2 6 4 2 6 4 2 6 4x x x x xx f x x x x 1 1 2 2 2 1 2 6 4 2 1 2 6 4 lim lim 4 6 4 4 2x x x x x x x x 1 1 2 2 2 1 2 6 4 2 6 4 2 6 2 lim lim 2 2 2 1 2 2x x x x x x 1 1 2 2 1 1 1 lim lim 2 2 2 2 2 2 2 2x x f x x x f Logo, existe 1 2 lim x f x pelo que f é contínua no ponto 1 2 x . Portanto, f é contínua em ℝ . Para provar que o gráfico da função f interseta o gráfico da função g ,definida por 21g x x , em pelo menos um ponto cuja abcissa pertence ao intervalo 0 ,1 , vamos considerar a função h definida por h x f x g x , ou seja, 21h x f x x . h é contínua em ℝ por ser a diferença de funções contínuas em ℝ (função f e uma função polinomial). Logo, h é contínua em 0,1 . 2 6 2 60 0 0 1 1 0 2 2 h f 1 2 2 4 2 2 0h Dado que h é contínua em 0 ,1 e 0 1 0h h podemos concluir, pelo corolário do Teorema de Bolzano-Cauchy, que 0 ,1 : 0x h x , ou seja, a equação f x g x tem pelo penos uma solução no intervalo 0 ,1 . 25.2. 4 2 se 1 3 se 1 3 x x x g x x x x a) 0 4 0 0 2 4 2 0g ; 1 3 21 0 3 3 g Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 46 b) 3 0 0 , 2 4 2 0 1 1 0 , 2 3 x g x x x x x x x x 3 0 , 2x x x x Portanto, 0 , 2 , 0x g x Cálculos auxiliares: 4 2 0 1 2 4 1x x x x x x 2 22 16 8 1 9 14 0 1x x x x x x x 9 81 56 1 7 2 1 2 x x x x x x 3 0 1 3 0 3 0 1 3 3 x x x x x x x c) Não, porque a função g não é contínua em 0, 2 . 1 1 lim lim 4 2 4 1 1 2 3 3 x x g x x x 1 1 3 1 3 lim lim 2 2 2x x x g x x Como 1 1 lim lim x x g x g x , f é descontínua no ponto 1x . 26. 3f x k x Qualquer que seja o valor de k , a função f é contínua em ℝ por ser uma função polinomial. Logo, f é contínua em qualquer intervalo do tipo 0 , k . O Teorema de Bolzano-Cauchy permite garantir a existência de um zero de f no intervalo 0 , k para os valores de k tais que 0 0f f k . 30 0f k k e 3f k k k 30 0 0 0f f k k k k k 2 21 0 0k k k 21 0 0k k 1 1 0k k k 1,k O Teorema de Bolzano-Cauchy garante a existência de um zero de f no intervalo 0 , k para 1,k . Pág. 141 27.1. 2 1 2 x f x x ; \ 2fD ℝ Assíntotas verticais: f é contínua 2 2 0 , Cálculo auxiliar 1 0 1 1 k k k k k ℝ Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 47 2 2 2 1 5 lim lim 2 0x x x f x x 2 2 2 1 5 lim lim 2 0x x x f x x A reta de equação 2x é uma assíntota ao gráfico de f . 27.2. 24 x f x x ; \ 2 , 2fD ℝ Assíntotas verticais: f é contínua 2 2 2 2 lim lim 4 0x x x f x x 2 2 2 2 lim lim 4 0x x x f x x 2 2 2 2 lim lim 4 0x x x f x x 2 2 2 2 lim lim 4 0x x x f x x As retas de equações 2x e 2x são assíntotas ao gráfico de f . 27.3. 2 1 2 x f x x x 2: 0 2 0fD x x x x ℝ : 0 2 1x x x x ℝ 0 , 2 2 , Assíntotas verticais: f é contínua 2 2 2 1 2 1 lim lim 2 0x x x f x x x 2 2 2 1 2 1 lim lim 2 0x x x f x x x A reta de equação 2x é uma assíntota ao gráfico de f . 27.4. 2 2 2 3 5 6 x x f x x x 2: 5 6 0 \ 2 , 3fD x x x ℝ ℝ 2 2 2 2 2 3 3 lim lim 5 6 0x x x x f x x x 2 2 2 2 2 3 3 lim lim 5 6 0x x x x f x x x 2 2 0 1 1 8 2 1 2 x x x x x 2 5 6 0 5 25 24 2 2 3 x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 48 0 2 0 23 3 2 3 12 3 lim lim lim 2 35 6x x x x xx x f x x xx x 3 1 4 lim 4 2 1x x x A reta de equação 2x é uma assíntota ao gráfico de f . 27.5. 1 x f x x Como f D ℝ e f é contínua, o seu gráfico não tem assíntotas verticais. 27.6. 2 1 x f x x : 1 0 \ 1, 1fD x x ℝ ℝ 1 1 2 1 lim lim 1 0x x x f x x 1 1 2 1 lim lim 1 0x x x f x x 1 1 2 3 lim lim 1 0x x x f x x 1 1 2 3 lim lim 1 0x x x f x x As retas de equações 1x e 1x são assíntotas ao gráfico de f . 27.7. 1 1 x f x x : 1 0 1 1 0fD x x x ℝ 1, 2 2 , f é contínua 2 2 2 lim lim 01 1x x x f x x 2 2 2 lim lim 01 1x x x f x x A reta de equação 2x é uma assíntota ao gráfico de f . Pág. 142 28.1. 2 1 x f x x \ 1fD ℝ 1 5 6 3 3 6 1 2 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 2 Verificação: 2 1 1 (V) x x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 49 Assíntotas verticais: f é contínua. 2 1 1 1 lim lim 1 0x x x f x x 2 1 1 1 lim lim 1 0x x x f x x A reta de equação 1x é uma assíntota ao gráfico de f . Assíntotas não verticais y mx b : Em : 2 2 2 lim lim lim 1 1x x x f x x x m x x x x 2 lim lim 1x x x b f x mx x x 2 2 lim lim 1 1x x x x x x x x De igual modo, em : 2 2 2 lim lim lim 1 1x x x f x x x m x x x x 2 2 2 lim lim lim lim 1 1 1x x x x x x x x x b f x mx x x x x A reta de equação 1y x é uma assíntota ao gráfico de f (em e em ). 28.2. 3 1 x f x x \ 1fD ℝ Assíntotas verticais: f é contínua. 3 1 1 1 lim lim 1 0x x x f x x 3 1 1 1 lim lim 1 0x x x f x x A reta de equação 1x é uma assíntota ao gráfico de f . Assíntotas não verticais y mx b : Em : 3 3 2 lim lim lim lim 1x x x x f x x x m x x x x x De igual modo, em : 3 3 2 lim lim lim lim 1x x x x f x x x m x x x x x Não existem assíntotas não verticais ao gráfico de f . Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 50 28.3. 3 2 2 2 1 x x f x x \ 1, 1fD ℝ Assíntotas verticais: f é contínua. 3 2 2 1 1 2 3 lim lim 1 0x x x x f x x 3 2 2 1 1 2 3 lim lim 1 0x x x x f x x 3 2 2 1 1 2 1 lim lim 1 0x x x x f x x 3 2 2 1 1 2 1 lim lim 1 0x x x x f x x As retas de equações 1x e 1x são assíntotas ao gráfico de f . Assíntotas não verticais y mx b : Em : 3 2 3 32 2 2 lim lim lim 2 1x x x f x x x x m x xx x 3 2 2 2 lim lim 2 1x x x x b f x mx x x 3 2 3 2 2 2 2 2 2 lim lim 1 1x x x x x x x x x De igual modo, em : 3 3 2 lim lim 2 x x f x x m x x 3 2 2 2 2 2 lim lim 2 lim 1 1x x x x x x b f x mx x x x A reta de equação 2 1y x é uma assíntota ao gráfico de f (em e em ). 28.4. 2 1 1 x f x x \ 1fD ℝ Assíntotas verticais: f é contínua. 1 1 2 1 3 lim lim 1 0x x x f x x 1 1 2 1 3 lim lim 1 0x x x f x x A reta de equação 1x é uma assíntota ao gráfico de f . Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 51 Assíntotas não verticais y mx b : 2 1 2lim lim lim 2 1x x x x x f x x x A reta de equação 2y é uma assíntota ao gráfico de f (em e em ). 28.5. 4 3 2 1 2 1 x f x x x x ℝ ℝ3 2: 1 0 \ 1fD x x x x Assíntotas verticais: f é contínua. 4 4 3 2 21 1 1 1 2 1 2 1 lim lim lim 1 01 1x x x x x f x x x x x x 4 4 3 2 21 1 1 1 2 1 2 1 lim lim lim 1 01 1x x x x x f x x x x x x A reta de equação 1x é uma assíntota ao gráfico de f . Assíntotas não verticais y mx b : Em : 4 4 43 2 1 2 2 lim lim lim 2 1x x x f x x x m x xx x x x 4 3 2 1 2 lim lim 2 1x x x b f x mx x x x x 4 4 3 2 3 3 2 3 1 2 2 2 2 2 2 lim lim 2 1x x x x x x x x x x x x De igual modo, em : 4 4 43 2 1 2 2 lim lim lim 2 1x x x f x x x m x xx x x x 4 3 3 2 3 1 2 2 lim lim 2 lim 2 1x x x x x b f x mx x x x x x A reta de equação 2 2y x é uma assíntota ao gráfico de f (em e em ). 28.6. 2f x x x 2 ,fD Assíntotas verticais: f é contínua e todos os pontos aderentes a f D pertencem a f D . Logo, o gráfico de f não tem assíntotas verticais. Assíntotas não verticais y mx b : 3 2 2 Cálculos auxiliares Divisores de 1:1 e 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 52 Em : 2 2 2 1 2 lim lim lim x x x x x f x xxx x m x x x 2 2 2 12 1 1 lim lim x x xx x xxxx x x 2 2 1 lim 1 0 0 1 1 x xx lim lim 2 lim 2 x x x b f x mx x x x x Logo, o gráfico de f não tem assíntotas não verticais. 28.7. 4x x f x x ℝ 4: 0 0fD x x x x , 1 0 , Assíntotas verticais: f é contínua 0 4 0 0 0 lim lim x x x x f x x 4 4 220 0 lim lim x x x x x x xx 3 0 1 1 lim 0x x x + A reta de equação 0x é uma assíntota ao gráfico de f . Assíntotas não verticais y mx b : Em : 4 2 34 3 2 2 2 3 1 11 1 1 lim lim lim lim lim 1 0 1 1 x x x x x x x f x xx x xm x x x x x 4 4 2 lim lim lim x x x x x x x x b f x mx x x x 4 2 4 2 4 4 4 2 4 2 lim lim x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 4 2 1 1 lim 0 x x x x A reta de equação y x é uma assíntota ao gráfico de f (em ). x 1 0 31 x 0 + + + x 0 + fD + 0 0 + 4 3 Cálculos auxiliares 0 1 0 0 1 x x x x x x 2Se 0 ,x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 53 De igual modo, em : 4 2 3 1 lim lim lim 1 0 1 1 x x x f x x x m x x x 4 4 2 lim lim lim x x x x x x x x b f x mx x x x 4 2 1 1 lim 0 x x x x A reta de equação y x é uma assíntota ao gráfico de f (em ). 29. Se a reta de equação 1 2 3 y x é assíntota ao gráfico de f em então 1 lim 3x f x x 1 1 1 lim lim lim 3 1 lim 3 x x x x x h x f x f xf x x x Se lim 3 x h x então a reta de equação 3y é uma assíntota do gráfico da função h. Resposta: (D) Pág. 143 30.1. 2 1f x x f D ℝ f é contínua em ℝ . Logo, o seu gráfico não tem assíntotas verticais. Assíntotas não verticais y mx b : Em : 2 22 2 2 1 11 1 1 1 lim lim lim lim lim 1 1 0 1 x x x x x x x f x xx xm x x x x x 2 2 2 2 1 1 lim lim 1 lim 1x x x x x x x b f x mx x x x x 2 2 2 1 1 lim 0 1x x x x x A reta de equação y x é uma assíntota ao gráfico de f em ( ). De igual modo, em : 2 22 2 1 11 1 1 lim lim lim lim x x x x x x f x xx x m x x x x 2 2 1 1 1 lim lim 1 1 0 1 x x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 54 2 2 2 2 1 1 lim lim 1 lim 1x x x x x x x b f x mx x x x x 2 2 2 1 1 lim 0 1x x x x x A reta de equação y x é uma assíntota ao gráfico de f (em ). 30.2. 1x xf x x : 1 0 0 1,0 0 ,fD x x x ℝ Assíntotas verticais: f é contínua. 0 0 1 1 lim lim 0x x x x f x x 0 0 1 1 lim lim 0x x x x f x x A reta de equação 0x é uma assíntota ao gráfico de f . Assíntotas não verticais y mx b : Em : 2 2 2 2 1 1 1 lim lim lim x x x x x f x x xx x m x x x 2 2 2 2 1 11 1 1 lim lim x x xx x x xx x x x 2 1 1 1 1 0 lim 0 x x x x 2 1 1 1 lim lim lim x x x x x x x x x b f x mx x x 2 2 1 1 1 1 1 lim lim 1 1 0 1 x x x x x x x x A reta de equação 1y é uma assíntota ao gráfico de f (em ). 30.3. 24f x x x x 2: 4 0fD x x x ℝ 1, 0 , 4 Assíntotas verticais: f é contínua e todos os pontos aderentes a f D pertencem a f D . Logo, o gráfico de f não tem assíntotas verticais. 24 0 4 1 0 1 0 4 x x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 55 Assíntotas não verticais y mx b : Em : 2 2 1 14 4 4 lim lim lim 1 lim x x x x x x f x xx x x x xm x x x x x 1 1 lim 4 1 4 1 x x 2 2lim lim 4 lim 2 4 x x x b f x mx x x x x x x x 2 2 2 2 2 2 4 2 4 4 4 lim lim 11 2 42 4 x x x x x x x x x x x x xx x xx 1 1 1 lim lim 41 2 4 01 2 42 4 x x x x xx A reta de equação 1 4 y x é uma assíntota ao gráfico de f (em ). Em : 2 2 1 14 4 4 lim lim lim 1 lim x x x x x x f x xx x x x xm x x x x x 1 4 1 1 lim 1 lim 4 1 4 3 x x x x x x 2 2lim lim 4 3 lim 2 4 x x x b f x mx x x x x x x x 2 2 2 2 2 2 4 2 4 4 4 lim lim 11 2 42 4 x x x x x x x x x x x x xx x xx 1 1 1 1 lim lim 2 2 011 2 4 0 2 424 x x x x xx O gráfico de f não admite assíntota em . 30.4. 24 2 4 1f x x x f D ℝ Assíntotas verticais: f é contínua em f D ℝ . Logo, o gráfico de f não tem assíntotas verticais. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 56 Assíntotas não verticais ( y mx b ): Em : 2 2 2 2 4 4 1 4 2 4 1 lim lim lim x x x x x f x x x x m x x x 2 2 2 12 4 44 4 1 lim lim x x xx x x xx x x 2 2 1 lim 4 4 4 0 4 0 2 x x x 2lim lim 4 2 4 1 2 x x b f x mx x x x 2 2 2 4 2 (2 1) 4 2 (2 1) lim 4 2 (2 1)x x x x x x x 2 2 2 22 4 2 4 4 1 4 1 lim lim 22 4 2 14 2 1 x x x x x x x xx x xx 22 1 14 4 4 0 lim lim 1 2 1 4 0 2 02 1 4 24 2 x x x x x x x xx x A reta de equação 2 1y x é uma assíntota ao gráfico de f (em ). Em : 24 2 4 1 lim lim x x f x x x m x x 2 2 2 2 24 4 1 4 4 1 lim lim x x x x x x x x x x 2 2 2 12 4 44 4 1 lim lim x x xx x xxx x x 2 2 1 lim 4 4 4 0 4 0 6 x xx 2lim lim 4 2 4 1 6 x x b f x mx x x x 2 2 2 2 4 2 2 1 4 2 (2 1) lim 4 2 2 1 lim 4 2 2 1x x x x x x x x x x Se 0:x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 57 22 2 2 2 2 2 4 2 2 1 4 2 4 4 1 lim lim 24 2 2 1 4 2 1 x x x x x x x x x x x x 22 1 14 4 lim lim 2 12 1 4 24 2 x x x x x x xxxx 0 4 4 1 44 0 2 0 A reta de equação 6 1y x é uma assíntota ao gráfico de f (em ). 30.5. 216 1 x x f x x ℝ 2: 16 0 1 0fD x x x x 1, 0 , 1 1, 16 Assíntotas verticais: f é contínua. 2 1 1 16 17 lim lim 1 0x x x x f x x 2 1 1 16 17 lim lim 1 0x x x x f x x A reta de equação 1x é uma assíntota ao gráfico de f . Assíntotas não verticais y mx b : Em : 2 2 1 1 116 16 16 16 4 lim lim lim lim lim 0 1 1 1 1x x x x x x x f x xx x x xm x x x x x x x x 2 2 1 1 116 16 16 16 16 lim lim lim lim lim 4 111 1 1 11 x x x x x x x xx x x xb f x x x x xx A reta de equação 4y é uma assíntota ao gráfico de f (em ). Em : 2 2 1 1 116 16 16 16 4 lim lim lim lim lim 0 1 1 1 1x x x x x x x f x xx x x xm x x x x x x x x 216 0 16 1 0 1 0 16 x x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 58 2 2 1 16 16 lim lim lim 1 1x x x x xx x b f x x x 1 1 16 16 16 lim lim 4 11 1 11 x x x x x x xx A reta de equação 4y é uma assíntota ao gráfico de f (em ). 31. Se g tem domínio ℝ e o seu gráfico admite uma assíntota oblíqua, então existem em ℝ lim x g x m x e lim x b g x mx . 2 3 2 3 lim 0 lim 0 x x g x x g x x x x x 2 lim 3 0 2 lim 3 x x g x g x x x 3 lim 2x g x x 2 3 4 2 3 4 lim 0 lim 0 2 2 2 2x x g x x g x x 3 3lim 2 0 lim 2 2 2x x g x x g x x Portanto, 3 2 m e 2b pelo que a reta de equação 3 2 2 y x é uma assíntota ao gráfico de g . Resposta: (A) Pág. 144 32.1. 2 5 3 x f x x \ 3fD ℝ Assíntotas verticais: f é contínua 2 3 3 5 4 lim lim 3 0x x x f x x A reta de equação 3x é uma assíntota ao gráfico de f . Assíntotas não verticais y mx b : 2 2 2 5 se 3 5 3 3 5 se 3 3 x x x x f x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 59 Em : 2 2 2 5 lim lim lim 1 3x x x f x x x m x x x x 2 5 lim lim 3x x x b f x x x x 2 25 3 3 lim lim 3 3x x x x x x x x A reta de equação 3y x é uma assíntota ao gráfico de f (em ). Em : 2 2 2 5 lim lim lim 1 3x x x f x x x m x x x x 2 5 lim lim 3x x x b f x x x x 2 25 3 3 lim lim 3 3x x x x x x x x A reta de equação 3y x é uma assíntota ao gráfico de f (em ). 32.2. 2 1 1 x f x x \ 1, 1fD ℝ Se 1x , 22 1 11 1 1 1 111 x xx f x x x xxx . Se 1 0x , 2 2 1 11 1 1 1 11 1 x xx f x x x xx x . Se 0 1x , 2 2 1 1 1 1 1 1 11 1 x x x f x x x xx x . Se 1x , 2 2 1 1 1 1 1 1 11 1 x x x f x x x xx x . Assíntotas verticais: f é contínua. 1 1 1 1 1 lim lim 1 2 2x x f x x 1 1 1 1 1 lim lim 1 2 2x x f x x 1 1 1 1 1 lim lim 1 2 2x x f x x 1 1 1 1 lim lim 1 2x x f x x O gráfico de f não tem assíntotas verticais. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 60 Assíntotas não verticais: 1lim lim 0 1x x f x x 1lim lim 0 1x x f x x A reta de equação 0y é uma assíntota ao gráfico de f (em e em ). 32.3. 2 3 se 3 3 3 se 3 x x x xf x x x x f D ℝ Assíntotas verticais: Para 3x , f é contínua. 23 3 3 3 3 3 1 1 lim lim lim lim 3 33x x x x x x f x x x xx x 3 3 lim lim 3 3 3 3 3 x x f x x x O gráfico de f não tem assíntotas verticais. Assíntotas não verticais: Em : 2 2 3 1 lim lim lim lim 0 3x x x x x x f x xx x x A reta de equação 0y é uma assíntota ao gráfico de f (em ). Em : 2 2 2 1 3 1 3 3 lim lim lim 1 lim x x x x x x f x x xx x x x x x x x x x 2 1 3 1 lim 1 0 1 x x x lim lim 3 lim 3 x x x f x x x x x x O gráfico de f não tem assíntota em . 32.4. 2 3 4 1 se 0 1 se 0 x x f x x x x f D ℝ Assíntotas verticais: Para 0x , f é contínua. 2 0 0 lim lim 4 1 0 1 1 x x f x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 61 3 0 0 1 0 1 lim lim 0x x x f x x A reta de equação 0x é uma assíntota ao gráfico de f . Assíntotas não verticais y mx b : Em : 2 2 1 4 4 1 lim lim lim x x x x f x xx m x xx 1 1 4 4 1 lim lim lim 4 2 x x x x x x x x x x 2lim 2 lim 4 1 2 x x b f x x x x 2 2 2 4 1 2 4 1 2 lim 4 1 2x x x x x x x 2 2 2 2 4 1 4 1 1 lim lim 0 4 1 2 4 1 2x x x x x x x x A reta de equação 2y x é uma assíntota ao gráfico de f (em ). Em : 4 2 43 4 2 2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 lim lim lim lim lim 0 x x x x x x x f x x xx x xm x xx x x x 2 23 2 1 1 1 lim lim lim lim x x x x x x x x xx x m f x mx x x x 2 1 lim 0 x x x Não existe assíntota ao gráfico de f em ( ). 33. 2 1 se 0 se 0 x x f x x x x Assíntotas verticais: f é contínua em \ 0ℝ No ponto 0x 2 0 0 lim lim 1 0 1 1 x x f x x 0 0 lim lim 0 0 0 x x f x x x Portanto, o gráfico de f não tem assíntotas verticais. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 62 Assíntotas não verticais y mx b Em : 2 22 1 1 1 lim lim lim x x x x f x xx m x x x 2 2 2 1 1 1 1 1 lim lim lim 1 1 0 1 x x x x x x x x x x 2lim lim 1 x x b f x x x x 2 2 2 2 2 2 1 1 1 lim lim 1 1x x x x x x x x x x x x 2 1 1 lim 0 1x x x A reta de equação y x é uma assíntota ao gráfico de f quando x . Em : lim lim lim x x x f x x x x x m x x x x 1 lim 1 lim x x x x x x x x x 1 1 1 lim 1 1 0 1 x x lim lim lim x x x b f x x x x x x Não existe assíntota ao gráfico de f quando x A reta de equação y x é a única assíntota ao gráfico de f (em ) Pág. 145 34. Se f é uma função par temos que: 2 2 1f f 4 4 3f f Portanto, como: f é contínua em [– 4 , 2] e 4 2 2f f f é contínua em [2 , 4] e 4 2 2f f o Teorema de Bolzano-Cauchy garante a existência de pelo menos uma solução da equação 2f x em cada um dos intervalos ]– 4 , – 2[ e ]2 , 4[. Resposta: (C) Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 63 35. A equação 3f x tem três soluções distintas. Sendo 1 3g x f x , o gráfico de g obtém-se do gráfico de f por uma translação de vetor � 1, 3u . A imagem do ponto 0 , 3 do gráfico de f é o ponto (0 , 3) + (1 , 3) = (1 , 0) do gráfico de g. Portanto, a equação 0g x tem três soluções distintas: Resposta: (D) 36. Seja g a função, de domínio [a , d], definida por g x f x x . A função g é contínua por ser a diferença de duas funções contínuas g a f a a Como ,fD b c e a b c d vem a b f a c d . Logo, f a a e 0 0f a a g a g d f d d . Temos, novamente, a b f d c d , pelo que f d d , ou seja, 0f d d e 0g d . Como a função g é contínua em [a , d], e como g(a) > 0 e g(d) < 0, o Teorema de Bolzano-Cauchy garante que a função g tem pelo menos um zero no intervalo ]a , d[. Como 0 0g x f x x f x x podemos concluir que a equação f(x) = x tem pelo menos uma solução no intervalo ]a , d[. Pág. 146 37. Seja h x f x x h é contínua em [– 2 , 2] (diferença funções contínuas). 2 2 2 3 2 1h f 2 2 2 3 2 1h f Como h é contínua em [– 2 , 2] e 2 2 0h h , o Teorema de Bolzano-Cauchy garante que a função h tem pelo menos um zero em 2 , 2 . 0 0h x f x x f x x Resposta: (C) 38. Se 3 2g g temos: 3 2g g 3 2 2 2g g g 3 2 2 2g g g 3 2 2 2 g g g e 3 2g g 2 3 3 2g g g 2 3 2 3g g g 2 3 3 2 g g g Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 64 Portanto, 2 3 2 3 2 g g g g Como a função g é contínua em ℝ , também o é no intervalo [2 , 3]. Pelo Teorema de Bolzano-Cauchy podemos concluir que existe, pelo menos, um número real c, pertencente ao intervalo ]2 , 3[ tal que 2 3 2 g g g c . 39. O contradomínio de f apenas pode ser , 2 . Resposta: (A) 40. 4f a f b ℝ f D 3 2 ;g x f x f a g é contínua em ℝ (produto e diferença de funções contínuas em ℝ ). Logo, g é contínua em ℝ,a b . 3 2 0g a f a f a f a porque ℝfD . 3 2 3 2 4 5 0g b f b f a f b f b f b porque, sendo ℝ , 0fD f b . Portanto, 0g a g b . Pelo Teorema de Bolzano-Cauchy: é contínua em , 0 g a b g a g b , : 0x a b g x 41. lim 3 1x h x lim 3 1 lim 2 x x h x h x lim 2 y h y lim 2y h y lim 2 y h y lim 2 y h y Logo, lim 2 x h x . Resposta: (B) é ímparh h y h y Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 65 Pág. 147 42. (A) g x x f x 1 1 1 1 13 4 0 9 9 9 3 3 g f 1 1 1 1 19 9 0 4 4 4 2 2 g f (B) g x x f x 1 1 1 1 11 4 0 9 9 9 3 3 g f 1 1 1 1 17 9 0 4 9 9 2 2 g f (C) 1g x f x x 1 1 9 9 4 13 0 9 9 g f 1 1 4 4 9 13 0 4 4 g f (D) 1g x f x x 1 1 9 9 4 5 0 9 9 g f 1 1 4 4 9 5 0 4 4 g f g é uma função contínua em ℝ \ 0 por ser a diferença de funções contínuas neste domínio. Logo, g é contínua em 1 1 , 9 4 . Como 1 1 0 e 0 9 4 g g , o Teorema de Bolzano-Cauchy garante a existência de pelo menos um zero em 1 1 , 9 4 . Resposta: (D) 43. Seja m o declive da reta r. Tem-se 0m lim lim 0 x x f x f x m x x (opções (A) e (C)) 0 0 0 0 f x g x f x x x Logo, os zeros não nulos de f são os zeros de g. Resposta: (A) Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 66 Pág. 148 44. Declive da reta s que passa nos pontos (2, 0) e (0, 1): 1 0 1 0 2 2 m A ordenada na origem é b = 1. Logo, y = 1 1 2 x é uma equação de s. Sendo a reta s uma assíntota ao gráfico de f, quando x , então: 1lim 1 0 lim 1 0 2 2x x x f x x f x Resposta: (B) 45. 0 lim 3 0x f x f x , dado que 0 lim x f x e 0 3 lim 3 lim 0 x x f x f x Resposta: (A) 46. 2 2 2 lim 5 lim 5 lim lim 1 5 x x x x f x x x f x f xx x x x x x x x x 2 lim lim 6 2 lim lim 6 x x x x f x f xx x x x xx x x x 1 2 lim lim 6 2 lim 0 6 lim 3 x x x x f x f x f x x x xx O declive da assíntota é igual a 3 Pág. 149 47. Se h tem por domínio 0 , e se a reta de equação 2 1 3 3 y x é uma assíntota ao gráfico de h, terá de ser 2 lim 3x h x x . Resposta: (A) 48. f é contínua; fD ℝ ; 1 4fD , . 0 lim x a f x 0 lim 0 x a f x f porque f é contínua em 0 . 0 lim 0 0 0 0 x a f x f a f a f Resposta: (B) Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 67 49. 2 2 1 1 1 ; lim lim 1 1n nx x n n Pela definição de limite de uma função num ponto (segundo Heine): 1 lim lim limn n x u f x f x Resposta: (A) 50. ℝgD 2 2 lim 0 lim x x g x x g x x x x x 0 lim 2 0 lim 2 x x g x g x x x Se o gráfico de f tem uma assíntota oblíqua terá de ser quando x e o seu declive lim 2 x g x m x . Entre as alternativas apresentadas apenas a reta de equação 2y x tem declive igual a 2. Resposta: (B) 51. lim lim x x f x g x f x g x x x x lim lim 4 2 6 x x f x g x x x Resposta: (A) 52. Se ℝgD e a reta de equação y = 3x – 6 é uma assíntota ao gráfico de g então: lim 3 x g x x e lim 3 6 x g x x 22 33 lim lim x x xg x xx x g x g x 3 lim lim lim 3 x x x x g x x x g x x g x g x 1 1 lim 6 6 2 3x g x x Resposta: (B) 53. f e g são funções contínuas em [a , b]. Seja h a função definida por h x f x g x . h é uma função contínua em [a , b] por ser a diferença de funções contínuas neste intervalo. h a f a g a ; 0 0f a g a f a g a h a h b f b g b ; 0 0g b f b f b g b h b Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 68 Portanto, 0h a h b . Pelo corolário do Teorema de Bolzano-Cauchy: é contínua em [ , ] ] , [ : ( ) 0 ( ) ( ) 0 h a b c a b h c h a h b Como 0 0h c f c g c f c g c podemos concluir que existe pelo menos um ponto onde os gráficos de f e g se intersetam. 54. f D ℝ ; f x f x , x ℝ (f é ímpar) e a reta de equação 3 2y x é uma assíntota ao gráfico de f quando x , então: lim 3 2 0 x f x x lim 3 2 0x f x x lim 3 2 0x f x x lim 3 2 0x f x x lim 3 2 0x f x x lim 3 2 0x f x x Portanto, a reta de equação 3 2y x é uma assíntota ao gráfico de f quando x . 55. ℝ f D e ℝ0,f x x 2x g x f x , ℝgD Dado que a reta de equação y = – x é uma assíntota ao gráfico da função f, de domínio ℝ , temos lim 0 x f x x e lim 1 1 x f x m x . lim 0 lim 0 x x f x x f x x ; 1 1 lim 1 1 lim x x x f xf x x 22 lim lim lim lim lim lim 0 x x x x x x x x f xx x f xx x g x x x x f x f x f x f x f x lim 0 lim 0 x x g x x g x x Portanto, a reta de equação y = x é uma assíntota ao gráfico de g, quando x + ∞. 56. Seja g a função definida em ℝ por 2g x f x f x . A função g é contínua por ser definida pela composta e pela diferença de funções contínuas (a função f e uma função polinomial). 1 1 1 2 1 3g f f f f ,f x f x x ℝ Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 69 Como 3 1f f , vem 1 3 0f f . Logo, 1 0g . 3 3 3 2 3 5g f f f f Como 3 1f f e 1 5f f , vem 3 5f f . Logo, 3 5 0f f , ou seja, 3 0g . Como a função g é contínua em [1 , 3] e 1 0g e 3 0g , o Teorema de Bolzano-Cauchy garante a existência de número real c no intervalo ]1 , 3[ tal que 0g c . 0 2 0 2g c f c f c f c f c , logo pelo Teorema de Bolzano-Cauchy existe um número real c no intervalo ]1 , 3[ tal que 2f c f c . Pág. 150 1. 1 se 2 1 se 2 x x f x x x ℕ 1 1 1 1 2 2, , 2 2 1 3n f n n n n ; 1 3nu n Resposta: (B) 2. Exemplos de funções contínuas em [a , b] com 1f a e 2f b : f pode ter, ou não ter, zeros em ]a , b[ . Resposta: (A) 3. Conforme se ilustra na representação gráfica a seguir, apenas se pode garantir que a equação 1f x é impossível em ]2, 5[, pois 2 , 5 3 , 9f . Resposta: (B) Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 70 4. Se f não for contínua pode não ter zeros: Por exemplo: Resposta: (C) 5. Se f é estritamente crescente em ℝ e se 3 0f , então 0f x , qualquer que seja , 3x : Resposta: (A) 6. A equação g x b tem duas e só duas soluções se b = 1 ou b = 2. Resposta: (A) 7. lim 2 1 0 lim 2 1 0x x h x x h x x a reta de equação y = – 2x + 1 é uma assíntota ao gráfico de h quando x Dado que o declive da assíntota, quando x é igual a – 2 vem que lim 2 x h x x . Resposta: (B) 8. Se a reta de equação y = – x é uma assíntota ao gráfico de uma função f, de domínio ℝ , então lim 1 x f x x (o declive da assíntota é igual a – 1). Resposta: (D) Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 71 Pág. 151 9. lim 1 lim 1 x x f x x f x x x x x lim 1 1 lim 0 x x f x f x x x Logo, a assíntota não vertical tem declive nulo. Entre as equações apresentadas apenas y = 2 define uma reta de declive igual a 0. Resposta: (B) 10. Dado que: ℝ f D f é estritamente crescente 2 0f a reta de equação y = 1 é assíntota ao gráfico de f . Podemos concluir que 1 0 f e lim 1 x f x . Logo, 1 1 1 lim 1 0 1 01 1x f f f f f x . Resposta: (D) 11. Se: ℝ0gD e g é contínua o gráfico de g tem uma única assíntota limx g x podemos concluir que a assíntota ao gráfico de g terá de ser não vertical (g é contínua em ℝ 0 ) com declive positivo. Resposta: (C) 12. ℝ f D ; ℝ0 f x , x lim 0 x f x ; lim 0x x f x Resposta: (B) 13.1. 0 23 0 2 0 0 0 33 lim lim lim 3 0 3 3 x x x x xx x x x x 13.2. 0 0 20 0 0 1 1 1 1 1 lim lim lim 1 1 1 2 21x x x x x x x xx 13.3. 0 2 0 3 3 3 3 58 15 lim lim lim 5 2 3 3x x x x xx x x x x 13.4. 21 1 3 2 lim 1 0x x x 1 8 15 3 3 15 1 5 0 Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 72 13.5. 21 1 3 2 lim 1 0x x x 13.6. 21 1 lim 01x x x 13.7. 21 1 lim 01x x x 13.8. 2 2 2 2 3 2 lim lim 1 1x x x x x x x 13.9. 2 2 3 3 3 1 3 3 lim lim lim 0 x x x x x x x x x 14. Sim. A soma de duas funções contínuas em a é uma função contínua em a. 15. Sim. Se f e g são descontínuas em a a função f + g pode ser contínua em a. Por exemplo, se f e g são funções definidas em ℝ por : 0 se 1 se x a f x x a e 1 se 0 se x a g x x a f e g são descontínuas em a e a função f + g é contínua em a dado que 1 , f g x x ℝ . 16. Não. Por exemplo se f e g são funções definidas em ℝ tais que ℝ0,f x x e g é uma função descontínua em a tem-se que f g é contínua em a porque ℝ0,f g x x . 17. Não. Por exemplo, sendo 2 1 , 2 2 0f x x f f , f é contínua e, no entanto, f admite dois zeros em 2 , 2 . 18. f é contínua em 0 1, . 0 , 1 0 1, 0 , 1fD f x x Seja h x f x x . h é contínua em 0 1, por ser a diferença de funções contínuas (a função f e uma função polinomial). 0 0 0 0 0h f f 1 1 1h f 1 1 1 1 0 1 0f f h Dado que h é contínua em 0 ,1 e que 0 1 0h h , o Teorema de Bolzano-Cauchy permite concluir que h admite pelo menos um zero no intervalo ]0, 1[. 19. f é contínua em [0, 3] . 1, 2 1 2 ,f fD f x x D Pretende-se provar que a equação f x x tem pelo menos uma solução. 0f x x f x x 0 1, 0 ,1f x x 0 1, 0 ,1f x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 73 Seja h a função definida por h x f x x . h é contínua em [0, 3] por ser definida pela diferença de funções contínuas (função f e uma função polinomial). 0 0 0 0 0h f f porque 1 0 2f . 3 3 3 0h f porque 3 2f 3 3 2 3f 3 0h . Dado que h é contínua em [0, 3] e 0 3 0h h , podemos concluir, pelo Teorema de Bolzano-Cauchy, que h admite pelo menos um zero em ]0 , 3[. Como 0h x 0f x x f x x fica provado o que se pretendia. 20. 0 ,fD A reta de equação y = 2x + 3 é uma assíntota ao gráfico de f . Logo, lim 2 x f x x . 1 4 1 lim lim lim 4 x x x f x f x h x x x x 1 lim 4 lim 0 4 2 8 x x f x x x Se lim 8 x h x , a reta de equação y = – 8 é uma assíntota ao gráfico de h. 21. A reta de equação y ax b é uma assíntota ao gráfico de f quando lim x f x x a x . A reta de equação y cx d é uma assíntota ao gráfico de g quando lim x g x x c x . lim lim x x f x f x x g xg x x lim 0 lim x x f x ax c g x c x p Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 74 Tema 3: Derivadas e aplicações Pág. 152 1. 2f x x x 1.1. , 4, 2 2 4 6 4 10 5 t.m.v. 2 4 6 6 3f f f 1.2. , , 5 2 5 5 25 t.m.v. 2 2 2 5 5f a a af f a a a 10 5 2 5 2 10 2 2 0 0 5 5 a a a a a a a 5 0 5 0 5 0 5 5 5 5 a a a a a a a 5a Pág. 153 2.1 22 1f x x 2 2 0 0 0 2 1 2 21 1 2 1 1 1 1 lim lim lim h h h h hf h f h f h h h 2 0 0 0 2 22 4 2 2 lim lim lim 2 2 4 h h h h hh h h h h Ponto de tangência: 1,1 Declive: 4m 1 4 1 4 4 1 4 3y x y x y x 2.2. 3 x f x x 0 0 0 4 4 4 4 4 4 4 3 7 7 74 lim lim lim h h h h h f h f h hf h h h 0 0 0 28 7 28 4 3 7 7 7 7 3 lim lim lim 7 7h h h h h h h h h h h h h 0 3 3 lim 7 7 49h h Ponto de tangência: 4 4 , 7 Declive: 3 49 m 4 3 3 12 4 3 164 7 49 49 49 7 49 49 y x y x y x 2 2 2 2 6 4 2 4 4 8 4 4 f f Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 75 2.3. 2 1 se x 1 2 se x 1 x f x x x 0 0 0 1 1 01 1 1 lim lim lim h h h hf h f h f h h h 0 0 0 0 1 1 lim lim lim lim 0h h h h h h h h h h h h 2 0 0 0 1 1 2 1 1 0 3 1 lim lim lim 0h h h f h f h h f h h Não existe 1f 2.4. 2 1 se x 4 1 8 se x 4 x x f x x x 2 0 0 1 1 1 1 1 1 8 1 4 4 4 4 4 2 lim lim 4 h h f h f h h f h h 2 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 18 4 8 16 2 4 4 2 2 4 4 2lim lim h h h h h h h h h h 2 0 0 0 5 85 8 lim lim lim 5 8 5 h h h h hh h h h h 0 0 1 1 1 1 1 1 1 4 4 4 4 4 2 lim lim 4 h h f h f h h f h h 0 0 1 1 1 11 1 4 2 4 24 2lim lim 1 1 4 2 h h h h h hh h h h h h 2 2 2 0 0 0 1 1 1 1 1 1 4 2 4 4 4 4lim lim lim 1 1 1 1 1 1 4 2 4 2 4 2 h h h h h h h h h h h h h h h h h h h h 2 0 0 0 22 2 2 lim lim lim 2 1 11 11 1 1 1 2 24 24 2 4 2 h h h h hh h h h hh h h h h h Dado que 1 1 4 4 f f , 1 4 f não existe. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 76 2.5. 2 2 2 2 se 0 2 2 2 se 0 2 x x x x f x x x x x x 22 2 1 1 1 1 1 2 1 2 11 1 1 lim lim lim lim lim 1 0 1 1 1 1x x x x x x x x xf x f x f x x x x x A reta tangente tem declive nulo (é horizontal) e passa no ponto 1,1 . Logo, é definida pela equação 1y . Pág. 154 3. 1f x x 20 0 0 0 0 1 1 1 1 lim lim lim lim lim h h h h h x x h f x h f x x x h hx h xf x h h h hx x h x x h x 2 1 f x x ; ℝ \ 0f fD D Pág. 155 4.1. 34 12 1f x x x 212 12f x x 4.2. 4 35 2 3 x x f x 2 3 3 254 3 10 2 3 x f x x x x 4.3. 1 1 11 12 2 10 0 4 0 4 10 0 4 10 x f x , x , x x x , x x x x x 1 12 2 2 3 2 3 2 1 10 1 10 1 0 4 10 0 4 0 4 2 22 f x , x x , , x x xx 4.4. 5 3 5 3 22 2f x x x x x 5 3 12 2 2 32 2 5 5 5 6 6 6 2 2 2 f x x x x x x x 4.5. 1 2 2 2 1 2 2 1 2f x x x x x 1 13 2 3 3 3 3 2 1 4 1 4 1 2 2 2 22 f x x x x x xx 4.6. 1 2 2 2 3 3 3 7 3 7 22 f x x x x x 1 3 13 2 2 3 3 3 3 3 2 3 1 6 3 6 3 1 6 3 2 3 2 2 4 4 4 f x x x x x x x xx Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 77 4.7. 3 1f x x x x 123 31 1f x x x x x x x 1 12 3 2 1 3 1 1 2 x x x x x 3 23 1 1 2 x x x x x 4.8. 1 1f x x x x 1 11 1f x x x x x x x 2 11 1 1x x x x 2 1 1 1 1 x x x x = 2 2 1 1 1 1 1 1 2x x x x xx x Pág. 156 4.9. 2 3 3 x f x x 2 2 2 2 2 3 3 3 3 2 3 3 3 93 x x x x x x x f x xx 2 2 2 2 2 2 2 6 3 9 3 9 3 9 9 3 x x x x x x x 4.10. 1 x f x x 2 2 2 2 1 1 2 1 1 1 12 2 1 1 1 2 1 x x x x x x x x xx x f x x x x x x 4.11. 5 1 f x x 4 4 2 4 2 6 1 1 1 1 1 1 5 5 5 5f x x x x x x x x 4.12. 41f x x 3 3 3 3 4 1 2 11 4 1 1 4 1 2 2 x x f x x x x x x x 4.13. 3 1 1f x x 2 22 2 2 2 2 4 1 3 11 1 1 1 1 3 1 1 3 3 x xx f x x x x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 78 4.14. 42 1f x x x 4 4 3 4 2 1 2 1 4 2 1 2 1 2 1f x x x x x x x x x 3 4 3 34 2 1 2 2 1 2 1 8 2 1 2 1 10 1x x x x x x x x 4.15. 2 1f x x 2 1 2 1 2 2 1 2 2 1 2 1 x f x x x x 4.16. 2f x x x 1 12 2 1 2 2 1 2 2 f x x x x x x x x x x x 1 22 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 x x x x x x x x x x x x x 2 2 1 2 3 1x x x x x 4.17. 3 2 2 1 x f x x 2 32 23 3 3 2 4 4 1 2 1 2 2 1 22 1 2 1 3 2 1 2 1 x x xx x x x x f x x x 2 3 232 3 3 32 2 4 4 2 1 4 3 2 12 1 4 2 1 3 3 2 1 2 1 x x x xx x x x x x x 2 3 3 4 4 33 3 32 2 2 2 1 12 2 1 2 1 2 1 12 1 10 3 2 1 3 2 1 3 2 1 x x x x x x x x x x x x x 4.18. 3 8 1f x x x 1 6 6 3 8 9 14 3 8 1 3 8 1 3 1 3 8 2 1 1 2 1 x x x f x x x x x x x x x x Pág. 157 5.1. a) 2f x x x 2 1f x x 21 1 1 2f ; ponto de tangência: 1, 2 1 2 1 1 3f ; declive: 3 2 3 1 3 1y x y x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 79 b) 3f x x x ; 11 2 3 f x x 2 2 2 3 1f ; ponto de tangência: 2 , 1 1 32 1 22 2 3 f ; declive: 3 2 3 31 2 2 2 2 y x y x c) 23 x f x x 2 2 2 4 4 4 3 3 3 3 2 3 3 3 2 3 3 3 3 3 x x x x x x x x x x x f x x x x x 2 1 1 1 41 3 f ; ponto de tangência: 1 1, 4 3 3 1 4 1 1 8 21 3 f ; declive: 1 2 1 1 1 11 4 2 2 4 y x y x d) 3 2f x x x ; 0 3x 3 3 3 2 2 23 3 3 3 21 4 6 2 2 2 3 2 3 2 3 2 x x x f x x x x x x x x x x 33 3 3 2 3f ; ponto de tangência: 3 , 3 23 4 3 6 6 3 2 33 3 2 f ; declive: 2 3 2 3 2 3y x y x 5.2. Uma equação da reta que passa no ponto de coordenadas 0 , 1 tem uma equação do tipo 1y mx . a) 2 2 4 x f x x 2 2 x f x 2 1 2 4 2 2 x mx x x m Desta conjunção resulta que: 2 2 2 2 2 222 1 2 2 1 2 1 0 4 2 2 2 4 2 4 4 4 x x x x x x x x x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 80 Há duas soluções: Para 2x , 2 2 3 2 m e 3 1y x . Para 2x , 2 2 1 2 m e 1y x . b) 6 1 4 x f x x 2 2 2 2 6 1 4 6 1 4 6 4 6 1 4 24 24 4 1 16 44 4 x x x x x x x x f x x xx x 2 6 1 1 4 1 4 x mx x m x Desta conjunção resulta que 2 1 6 1 1 6 1 1 4 6 1 1 1 0 0 4 4 4 44 x x x x x x x x xx 1 4 6 1 0 2 2 0 4 0 1 4 x x x x x x Para 1x , 2 1 1 44 1 m e 1 1 4 y x 5.3. 3f x x a) É uma equação do tipo 2y mx . 23f x x 3 2 3 3 3 3 2 2 3 2 3 2 1 1 3 mx x x x x x x x x m x Para 1x , 13 1 3m e 3 2y x . b) 3m , ou seja, 2 23 3 3 1 1 1f x x x x x Para 1x , 31 1 1f . Ponto de tangência: 1, 1 e 3m 1 3 1 3 2y x y x Para 1x , 31 1 1f . Ponto de tangência: 1,1 e 3m 1 3 1 3 2y x y x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 81 5.4. 4f x x : 2 a g x x 34f x x e 4 3 2 2a x a g x x x 3 3 2 1 1 4 1 8 1 8 a f x g x x a a x Pág. 158 6.1. 3 ;f x x 3 2 1 ; 3 f x x 3g x x 3 23 3 3 3 3 3 3 3 3 3 32 2 2 2 33 1 1 2 2 2 2 4 2 2 3 2 23 2 3 2 2 2 2 2 g f g � 6.2. 1g x x ; 1 2 1 g x x 2 1 1 f x x 2 1 1 1 1 1 3 3 1 2 4 4 362 3 1 2 1 f g f f � 7. 2 1 se 1 3 se 1 2 x x f x x x 7.1. Para 1x , 2 1 1 f x x x Para 1x , 23 1 2 2 2 x f x x x 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 lim lim lim lim lim 1 1 1 1 1x x x x x x f x f xx xf x x x x x x 2 2 2 1 1 1 1 3 3 2 11 12 21 lim lim lim lim 1 1 1 2 1x x x x x x f x f x f x x x x 1 1 1 1 1 2 lim lim 1 2 1 2 2x x x x x x 1 1 1f f . Logo 1 1f . 2 1 se 1 1 se 1 se 1 x x f x x x x ; f D ℝ Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 82 7.2. f é contínua no ponto 1x porque toda a função com derivada finita num ponto é contínua nesse ponto e 1 1f . Pág. 159 8.1. a) 2 2 1f x x x , 2 , 3x 2 2f x x f é contínua e diferenciável em ℝ por ser uma função polinomial. Logo, f é contínua em 2 , 3 e diferenciável em 2 , 3 , pelo que satisfaz, no intervalo 2 , 3 , as hipóteses do Teorema de Lagrange. Então existe pelo menos um 2 , 3c tal que 3 2 3 2 f f f c . 23 3 2 3 1 2f 22 2 2 2 1 1f 3 2 2 1 5 2 2 2 2 3 2 5 3 2 1 2 f f f c c c c c b) 56f x x x , 1, 5x f é contínua e \ 0ℝ (soma deuma função polinomial com uma função racional) 2 5 1f x x f é diferenciável em \ 0ℝ Logo, f é contínua em 1, 5 e f é diferenciável em 1, 5 pelo que satisfaz, no intervalo 1, 5 , as hipóteses do Teorema de Lagrange. Então existe pelo menos um 1 , 5c tal que 5 1 5 1 f f f c . 55 5 6 12 5 f 51 1 6 12 1 f 2 2 2 5 1 5 12 12 5 1 1 0 5 5 5 5 1 4 f f f c c c c c c Como 1 , 5c , temos 5c . Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 83 c) 23 1f x x , 1, 0x f D ℝ . f é contínua em ℝ (potência de expoente racional de uma função contínua). 3 32 42 33 2 1 2 1 2 1 2 3 1 1 3 13 13 1 x x x f x x x xxx f é diferenciável em \ 1ℝ Logo, f é contínua em 1, 0 e diferenciável em 1, 0 , pelo que satisfaz, no intervalo 1, 0 , as hipóteses do Teorema de Lagrange. Então, existe pelo menos um 1 , 0c tal que 0 1 0 1 f f f c . 230 0 1 1f 231 1 1 0f 3 3 3 0 1 2 1 0 2 2 3 1 1 0 1 1 33 1 f f f c c c c 3 2 8 8 19 1 1 1 3 27 27 27 c c c c 8.2. 2f x x x 0fD ℝ . f é contínua (soma, produto e potência de expoente racional de funções contínuas). 1 11 2 1 2 f x x x f é diferenciável em ℝ . Logo, f é contínua em 0, 4 e diferenciável em 0 , 4 , pelo que satisfaz, no intervalo 0, 4 , as hipóteses do Teorema de Lagrange. Então, existe pelo menos um 0 , 4c tal que 4 0 4 0 f f f c , ou seja, existe pelo menos um ponto do gráfico de f , de abcissa 0,4c , onde a reta tangente a esse gráfico é paralela à reta AB, sendo 0 , (0)A f e 4 , (4)B f . 4 4 2 4 8f 0 0 2 0 0f 4 0 1 8 0 1 1 1 1 2 1 1 1 4 0 4 f f f c c c c c c 1 é solução dado que 1 1 . Ponto de tangência: 1, (1) 1, 3f dado que 1 1 2 1 3f Declive da tangente: 2m Equação pedida: 3 2 1 2 1y x y x Portanto, 1c e 2 1y x . Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 84 Pág. 160 9.1 3 2 1f x x x x ; ℝfD 23 2 1f x x x 2 2 4 12 2 4 10 3 2 1 0 1 6 6 3 f x x x x x x x x 1 1 3 f + 0 0 + f ր 0 ց 32 27 ր Máx.. Mín f é estritamente crescente em , 1 e em 1 , 3 e estritamente decrescente em 1 1, 3 . A função f tem um máximo relativo igual a 0 para 1x e um mínimo relativo igual a 32 27 para 1 3 x . 9.2. 2 2 41 1 1f x x x x ; ℝfD 34f x x 30 4 0 0f x x x x 0 f + 0 f ր 1 ց Máx.. f é estritamente crescente em , 0 e estritamente decrescente em 0 , . A função f tem um máximo relativo (e absoluto) igual a 1 para 0x . 9.3. 4 4f x x x ; ℝfD 34 4f x x 3 30 4 4 0 1 1f x x x x x 1 f 0 + f ց 3 ր Máx.. f é estritamente decrescente em , 1 e estritamente crescente em 1, . A função f tem um mínimo relativo (e absoluto) igual a 3 para 1x . 9.4. 4 3 23 4 3 2 f x x x x ; ℝ f D 23 2 26 12 6 6 2 1 6 1f x x x x x x x x x 20 6 1 0 0 1f x x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 85 x 1 0 6x 0 + 21x + 0 + + + f 0 0 + f ց 1 2 ց 0 ր Mín f é estritamente decrescente em , 0 e estritamente crescente em 0 , . A função f tem um mínimo relativo (e absoluto) igual a 0 para 0x . 9.5. 5 4 315 15 2 f x x x x ; ℝ f D 24 3 2 2 2 25 30 45 5 6 9 5 3f x x x x x x x x x 220 5 3 0 3f x x x x x ℝ \ 0,3 , 0x f x Logo, f é estritamente crescente em ℝ . Pág. 161 9.6. 2 2 2 4 x f x x x ℝ ℝ2: 2 4 0fD x x x 2 2 2 2 22 2 2 2 4 2 2 4 2 4 2 2 2 2 4 2 4 x x x x x x x x x x f x x x x x 2 2 2 2 22 2 2 4 2 6 4 4 2 4 2 4 x x x x x x x x x x 20 4 0 4 0 0 4f x x x x x x x x 4 0 f 0 + 0 f ց 1 6 ր 1 2 ց Mín. Máx. f é estritamente decrescente em , 4 e em 0, e estritamente crescente em 4 , 0 . A função f tem um mínimo relativo igual a 1 6 para 4x e um máximo relativo igual a 1 2 para 0x . 9.7. 16 4 6 2 f x x x ; ℝ \ 2fD 2 2 2 4 2 1616 4 2 2 x f x x x 2 20 4 2 16 0 2 2 4 2f x x x x x 2 2 2 2 4 0x x x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 86 x 4 2 0 f + 0 0 + f ր 30 ց ց 2 ր Máx. Mín.. f é estritamente crescente em , 4 e em 0, e estritamente decrescente em 4 , 2 e em 2 , 0 . A função f tem um máximo relativo igual a 30 para 4x e um mínimo relativo igual a 2 para 0x . 9.8. 28 4 18 2 1 x x f x x ; ℝ 1 \ 2f D 2 2 2 8 4 18 2 1 8 4 18 2 1 2 1 x x x x x x f x x 2 2 16 4 2 1 2 8 4 18 2 1 x x x x x 2 2 2 32 24 4 16 8 36 2 1 x x x x x 22 2 2 16 216 16 32 2 1 2 1 x xx x x x 2 1 1 1 80 2 0 2 1 2 2 f x x x x x x x x 2 1 2 1 f + 0 0 + f ր 14 ց ց 10 ր Máx. Mín. f é estritamente crescente em , 2 e em 1, e estritamente decrescente em 1 2 , 2 e em 1 , 1 2 . A função f tem um máximo relativo igual a 14 para 2x e um mínimo relativo igual a 10 para 1x . 9.9. 3 2 4 3 x f x x x ; ℝ \ 3fD 2 2 3 2 3 3 2 3 2 3 3 2 4 4 3 3 x x x x x x f x x x 2 2 2 2 4 3 92 6 3 2 9 4 4 3 3 3 xx x x x x 2 2 9 3 30 4 3 9 0 3 3 3 3 4 2 2 f x x x x x x 3 9 2 2 x x x 9 2 3 3 2 f + 0 + 0 + f ր 26 ց ց 2 ր Máx. Mín.. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 87 f é estritamente crescente em 9 , 2 e em 3 , 2 e estritamente decrescente em 9 , 3 2 e em 3 3 , 2 . A função f tem um máximo relativo igual a 26 para 9 2 x e um mínimo relativo igual a 2 para 3 2 x 9.10. 1 25 9 2 2 f x x x : ℝ 2 \ , 2 9f D 2 2 9 25 9 2 2 f x x x 2 2 2 2 9 25 0 0 9 2 25 9 2 0 9 2 2 ff x x x x D x x 5 9 2 3 2 5 9 2 3 2 0 fx x x x x D 2 142 4 (48 16) 0 21 3f x x x D x x x 2 1 3 2 9 2 21 f + + 0 0 + f ր ր -16 ց ց 49 4 ր . MáxMín.. f é estritamente crescente em , 2 , em 1 2 , 3 e em 2 , 21 e estritamente decrescente em 1 2 , 3 9 e em 2 2 , 9 21 . A função f tem um máximo relativo igual a 16 para 1 3 x e um mínimo relativo igual a 49 4 para 2 21 x . 10.1. 3 3f x x x em 3, 3 f é contínua em ℝ (função polinomial). Logo, f é contínua no intervalo 3, 3 pelo que, atendendo ao Teorema de Weierstrass, f admite nesse intervalo um mínimo e um máximo absolutos. 23 3f x x 20 3 3 0 1 1f x x x x x 3 1 1 3 f + + 0 0 + + f 0 ր 2 ց -2 ր 0 Mín.. Máx Mín. Máx. Em 3, 3 , o mínimo absoluto de f é 2 e o máximo absoluto é 2. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 88 10.2. 2 2 1 x f x x em 1, 2 ℝ f D e f é contínua por ser uma função racional. Logo, f é contínua em 1, 2 pelo que o Teorema de Weierstrass garante a existência, neste intervalo, um mínimo e um máximo absolutos. 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 2 2 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 1 1 1 x x x x x x x x x x x x f x x x x x 22 2 0 0 0 1 x f x x x x 1 0 2 f 0 + + f 1 2 ց 0 ր 4 5 Máx. Mín. Máx.. Em 1, 2 , o mínimo absoluto de f é 0 e o máximo absoluto é 4 5 . 10.3. 1f x x x em 0, 1 ; ℝ0fD f é contínua por ser definida pelo produto de funções contínuas (função polinomial e potência de expoente racional de uma função polinomial). Portanto, f é contínua em 0, 1 pelo que, atendendo ao Teorema de Weierstrass, a função admite um mínimo e um máximo absolutos neste intervalo. 1 2 1 3 11 1 1 2 2 2 x x x f x x x x x x x x x x 3 10 0 3 1 0 0 2 x f x x x x x ℝ0 , 0x f x . Logo, f é estritamente crescente em 0, 1 pelo que, neste intervalo, 0 0 1 0 0f é o mínimo absoluto de f e 1 1 1 1 2f é o máximo absoluto. Pág. 162 11.1. 3 22 9f x x x , ℝfD 26 18f x x x ; 12 18f x x 30 12 18 0 2 f x x x x 3 2 f 0 + f { 272 8 Máx O gráfico de f tem a concavidade voltada para baixo em 3 , 2 e voltada para cima em 3 , 2 O ponto de coordenadas 3 27 , 2 2 é um ponto de inflexão. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 89 11.2. 1 2 x f x x ; ℝ \ 2fD 2 2 2 1 2 1 2 2 1 1 2 2 2 x x x x x x f x x x x 2 4 4 3 2 2 2 1 2 2 2 2 x x f x x x x 0 , ff x x D x 2 f + f { 8 O gráfico de f tem a concavidade voltada para baixo em , 2 e voltada para cima em 2 , . Não tem pontos de inflexão 11.3. 2 2 1 3 x f x x ; ℝ f D 2 2 2 2 2 2 2 22 2 1 3 1 3 2 3 2 1 3 3 x x x x x x x x f x x x 2 2 2 22 2 2 3 1 4 3 3 x x x x x x 2 2 22 2 2 2 4 42 2 4 3 4 3 4 3 4 2 3 2 3 3 x x x x x x x x f x x x = 2 2 2 22 2 2 4 3 3 32 2 2 2 3 4 3 16 12 14 12 16 12 12 3 3 3 3 x x x xx x x x x x x 2 2 32 12 1 0 0 1 1 1 3 x f x x x x x x 1 1 f 0 + 0 f { 12 8 1 2 { Máx Mín.. O gráfico de f tem a concavidade voltada para baixo em , 1 e em 1, e voltada para cima em 1, 1 . Os pontos de coordenadas 1 1, 2 e 1 1, 2 são pontos de inflexão. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 90 11.4. 6f x x x ; 0fD ℝ 1 2 6 3 66 6 6 2 2 2 x x x f x x x x x x x x x x 2 2 2 6 3 62 3 2 3 63 6 2 3 6 2 3 23 62 4 42 2 2 x x x xx x x x xxx xf x x x x xx x x 3 2 0 0 2 4 x f x x x x x ℝ x 0 2 f 0 + f 0 { 8 2 8 P.I. O gráfico de f tem a concavidade voltada para baixo em 0 , 2 e voltada para cima em 2, . O ponto de coordenadas 2 , 8 2 é um ponto de inflexão. Pág. 163 12.1. 3 3f x x x ; f D ℝ 23 3f x x 2 20 3 3 0 1 0 1 1f x x x x x 6f x x 1 12 0f e 1 12 0f f admite um máximo relativo para 1x e um mínimo relativo para 1x . 12.2. 43f x x x ; \ 0fD ℝ 2 4 1f x x 22 4 0 1 0 4 0 2 2f x x x x x x 4 3 4 2 8x f x x x 3 8 2 1 0 2 f e 3 8 2 1 0 2 f f admite um máximo relativo para 2x e um mínimo relativo para 2x . Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 91 12.3. 3 2 1 x f x x \ 1fD ℝ 2 23 3 22 3 4 4 1 1 3 1 2 1 1 1 x x x x x x x x f x x x 3 2 3 23 2 4 3 3 1 3 3 2 33 1 1 1 x x x x x xx x x x x 2 2 3 3 0 0 3 1 0 3 1 x x f x x x x x x x 3 33 2 3 2 6 3 1 3 1 1 x x x x x x f x x 3 22 3 2 6 3 6 1 3 3 1 1 x x x x x x x 2 2 3 2 6 1 3 6 1 3 3 1 x x x x x x x 3 2 2 3 2 4 4 3 3 6 6 3 9 6 1 1 x x x x x x x x x 4 6 3 18 3 0 163 1 f e 4 6 0 0 0 0 1 f f admite um mínimo relativo para 3x Como 0 0f e 0 0f nada se pode concluir sobre a existência de extremo em 0x . Para tal é necessário estudar 0 sinal de f x . x 0 1 3 2x + 0 + + + + + 3x 0 + 31x 0 + + + f + 0 + 0 + f ր 0 ր ց 27 4 ր Mín Em 0x não existe extremo porque f não muda de sinal neste ponto. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 92 12.4. 41 xf x x x \ 0fD ℝ 1 1 1 2 2 4 2 1 1 1 2 1 2 x x f x x x x x x x x x 3 3 2 2 1 1 2 1 2 f x x x 3 3 2 20 1 0 1 1f x x x x 5 5 2 2 3 3 2 2 f x x x 5 2 3 3 1 1 0 2 2 f f admite um mínimo relativo para 1x Pág. 164 13. 24 40 75x t t t 13.1. 0 75x 1 4 40 75 119x No instante 0t a abcissa do ponto P é 75 e no instante 1t é 119. 13.2. média , 3 , 6 (6) 3 459 231 t.m.v. 76 m/s 6 3 3x x x V 13.3. 2 2 40 40 16 75 5 150 4 40 75 0 8 2 2 x t t t t t t 8 40v t x t t 5 5 8 40 20 2 2 v 15 15 8 40 20 2 2 v A partícula passou na origem nos instantes 2,5 st e 7,5 st com velocidades 20 m/s e 20 m/s . Pág. 165 13.4. 2 média , 5 , 7 (7) 5 96 80 t.m.v. 8m/s 7 5 2v x x A 13.5. a) 8 40v t x t t é estritamente crescente. Portanto, a velocidade mínima foi 0 40 m/sx b) 8 40 8a t x t t . A aceleração é constante. Em qualquer instante é igual a 28 m/s 6 4 36 40 6 75 459 3 4 9 40 3 75 231 x x Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 93 14.1. 2 2 8 4 4x y x y y x A xy 24 4A x x x A x x x 0 4x 4 2A x x 0 4 2 0 2A x x x x 0 2 4 A + 0 A ր 0 ց Máx. A área é máxima para 2x e 4 2 2y O retângulo de área máxima é um quadrado de lado 2. 14.2 10 4 x l 2 2 x r x r 2 10 4 x A _ 2 2 2 4 x x A ⊙ 2 210 4 4 x x A x 2 10 1 2 10 1 10 4 16 4 8 2 8 x x x x x A x x 100 10 4 0 4 10 4 A x x x x x x 0 10 4 10 A 0 + A ց ր Mín. 10 40 10 4 4 Devem ser cortados dois pedaços com 10 4 cm e 40 4 cm, respetivamente Função a maxim izar Função a maxim izar Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 94 Pág. 166 15. 2AX t 20 2BX t 3BY t 2 3 20 2 3 10 30 3 2 2XBY t tBY BX A t t t t 230 3A t t t 0 10t 30 6A t t 0 30 6 0 6 30 5A t t t t t 0 5 10 A + 0 A ր ց Máx. A área do triângulo [XBY] é máxima ao fim de 5 segundos. 16. 23 4f x x 16.1. Área do triângulo [OAP] 23 4 2 2 2 x f xOA AP x x 3 33 4 3 2 2 2 x x x x 2 2 3 3 30 3 4 0 4 2 2 f x x x x x Como o ponto P se desloca no primeiro quadrante, temos 3 0 2 x Portanto, 33 2 2 A x x x , com 3 0 2 x . 16.2. 3 23 32 6 2 2 A x x x x 2 23 3 3 30 6 0 0 6 0 2 2 2 2 A x x x x x 2 23 3 1 3 10 0 12 2 4 2 2 x x x x x A área do triângulo [OAP] é máxima para 1 2 x x 0 1 2 3 2 A + A ր ց Máx. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 95 Pág. 167 17. Seja y = mx + b uma equação da reta tangente ao gráfico de f no ponto de abcissa 0. Ponto de tangência: (0, 1), dado que f (0) = 1. Logo, b = 1. Declive: m = 0 2 0 2 1 2f f , atendendo a que ℝ2 f x f x , x Portanto, y = 2x + 1 é uma equação da reta referida. Resposta: (A) 18. g’(a) é igual a tm , declive da reta t. Dado que a reta t passa nos pontos de coordenadas (a, 1) e (a + 1, 3) temos 3 1 2 1t m a a . Portanto, g’(a) = 2. Resposta: (D) 19. ℝ24 f x x , x 20 4 0f x x 2 2x x Resposta: (C) 20. Se a reta de equação y = – 2x – 3 é tangente ao gráfico da função f no ponto de abcissa 1 então podemos afirmar que: 1 2f 1 2 1 3 5f (o ponto de tangência pertence à reta) Como f é contínua no ponto 1, por existir derivada finita nesse ponto, temos que 1 lim 1 x f x f . Como 1 5f , vem 1 lim 5 x f x . Resposta: (B) Pág. 168 21. Variação de g” e concavidade do gráfico de g: x 0a + g – 0 + g { 8 P.I. Resposta: (A) x – 2 2 + f – 0 + 0 – f ց ր ց Mín. Máx. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 96 22. 45f x x 34 5f x x x 5 + f – 0 + f { 8 P.I. O gráfico de f tem um ponto de inflexão para x = 5. Resposta: (C) Pág. 169 23. No intervalo I onde está representada graficamente, temos que 0g x . Portanto, neste intervalo, o gráfico de g tem a concavidade voltada para cima Resposta: (D) 24. Se 0, eh x h x h x h x têm sinais contrários nos pontos em que 0h x e 0h x . Logo, h terá de ser negativa 0h x com a concavidade do gráfico voltada para cima 0h x ou h terá de ser positiva 0h x com a concavidade do gráfico voltada para baixo 0h x . Resposta: (B) Pág. 170 25. Dois lados adjacentes, x e y, de um retângulo nas condições do enunciado são catetos de um triângulo retângulo cuja hipotenusa tem comprimento 4 2 . Temos, então: 02 2 2 2 2 2 2 24 2 32 32 32 x x y x y y x y x 25.1 232A x x x , 0 4 2x 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 32 32 2 32 32 32 2 32 32 32 x x x x A x x x x x x x x x x 2 2 2 2 32 2 0 0 32 2 0 0 4 2 16 0 4 2 4 32 x A x x x x x x x x 0 4 4 2 A + 0 A ր ց Máx. A área é máxima para 4x Se 4x , 232 4 16 4y O retângulo de área máxima é um quadrado de lado 4. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 97 25.2. 22 2 2 2 32P x x y x x 2 2 2 2 2 32 2 2 2 2 32 32 x x x P x x x 2 2 2 2 2 32 2 0 0 2 32 2 0 32 0 4 2 32 x x P x x x x x x x 2 232 0 4 2x x x 2 16 0 4 2 4x x x x 0 4 4 2 P + 0 P ր ց Máx. O perímetro também é é máximo para 4x Se 4x , 232 4 16 4y O retângulo de perímetro máximo é um quadrado de lado 4. 26. Atendendo aos dados (ver figura), temos: 2 2 2 24 4h x h x 22 2 2y h x 22 24 2y x x 2 2 24 4 4y x x x 0 2 8 4 8 4 y y x y x 2 2 2 2P x y x 4 2 8 4 2P x x x , 0 2x 4 4 2 8 42 2 2 8 4 8 4 x P x x x 4 4 2 8 42 2 2 8 4 8 4 x P x x x 0 4 2 8 4 0 0 2 8 4 2 0 2P x x x x x 8 4 4 0 2 1x x x x 0 1 2 P + 0 P ր ց Máx. O perímetro é máximo para 1x . 1 4 2 8 4 1 2 1 4 2 4 2 10P O perímetro máximo é 10. 2 24h x 8 4 1 2 4 2 verdadeiro 232 4 4 16 4 verdadeiro Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 98 27. 24,9 294 607,6a t t x 27.1. 4,9 2 294 9,8 294a t t t 2940 9,8 294 0 30 9,8 a t t t t t 0 30 a + 0 a ր 5017.6 ց Máx. A altura máxima atingida pelo projétil foi 5017,6 metros. 27.2. Aceleração média = , 27 , 30 30 27 0 29,4 t.m.v. 9,8 30 27 3a a a A aceleração média do projétil nos três segundos antes de atingir a altura máxima foi 29,8 m/s 27.3. 22 294 294 4 4,9 607,60 4,9 294 607,6 0 9.8 a t t t t 0294 313,6 62 9.8 t t t 9,8 294a t t 9,8a t 62 9,8 62 294 313,6 m/sa 262 9,8 m/sa . Pág. 171 28. A reta tangente em A tem declive negativo 0f x A reta tangente em A “corta” a curva 0f x Resposta: (A) 29. A reta t passa nos pontos de coordenadas (0 , 1) e (2 , 2). O declive da reta t é igual a 2 1 1 2 0 2 Portanto, 12 2 g Se 1, 2 2 x g x temos 1 12 0 2 2 g g x Se 3 , 2 2 x g x temos 1 12 0 2 2 g g x Como na parte do gráfico representada,a concavidade é voltada pata baixo, terá de ser 0g x . Resposta: (C) Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 99 30. A reta de equação y = 2x + 1 é tangente ao gráfico da função f no ponto de abcissa 1. Então, 1 1 2 e 1 2 1 1 3 lim x f f f x 2 21 1 3 3 lim lim 1x x f x f x f x f x x x x x 1 1 3 lim lim 1x x f x f x x x 1 1 1 lim 3 1 3 2 6 1 1x f f x f f x Resposta: (C) 31. f(0) = 0 0 0 0 0 0 lim 1 lim 1 lim 1 0 0x x x f x f x f x f x x x 0 1f Se 0 1f , f é contínua no ponto 0. Logo existe 0 lim x f x e 0 lim 0 x f x f , ou seja, 0 lim 0 x f x Resposta: (C) 32. Sabemos que f a g b declive de r Se f a g b então 0f a g b Resposta: (B) 33. Se o ponto de abcissa 0 é um ponto de inflexão então, neste ponto, a segunda derivada muda de sinal. Logo, a primeira derivada tem um extremo relativo. Resposta: (A) Pág. 172 34. 1h x g x h x g x Resposta: (D) 35. Atendendo ao sinal de f e de g e sabendo que 0 0f g e 2 2f g podemos tirar conclusões sobre a posição relativa dos gráficos de f e de g: 2 , 3f x g x x Resposta: (B) 36. Sinal de h , concavidade do gráfico de h e variação de h : O gráfico da função h tem dois pontos de inflexão. Resposta: (C) x 0x 1x h – 0 + 0 – h { P.I. 8 P.I. { h ց ր ց Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 100 37. Seja g uma função quadrática. ℝ2 , , , e 0g x ax bx c a b c a 2g x ax b Temos de provar que existe um e um só ℝx , tal que 1g x , dado que a reta de equação y = x tem declive 1. 1 2 1g x ax b 2 1ax b 1 2 b x a Como 0a , a solução existe sempre e é única. Logo, existe um e um só ponto do gráfico, cuja abcissa é 1 2 b a , onde a reta tangente é paralela à bissetriz dos quadrantes ímpares. 38. O declive das retas r e s são iguais a f a e a f b , respetivamente Dado que f é uma função crescente, temos que ℝ0,f x x . Portanto, 0f a e 0f b e, consequentemente, não pode ser 1 f a f b pelo que, as retas r e s não podem ser perpendiculares. 39. Se f é ímpar, ℝ,f x f x x 39.1. 0 0f f f é ímpar 0 0f f – 0 = 0 0 0 0f f 2 0 0 0 0f f 39.2. ℝ,f x f x x pois f é ímpar. ℝ,f x f x x ℝ,x f x f x x ℝ,f x f x x ℝ,f x f x x f é uma função par 40. 5 4 f x x x 40.1. 11 2 f x x Ponto de tangência: 1 1 , 4 2 Declive: 1 2 2 1 1 2 4 21 2 4 m f 1 1 1 1 : 2 2 2 1 2 4 2 2 r y x y x y x Derivada da função composta 1 1 1 5 4 1 1 4 4 4 4 4 2 2 f Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 101 40.2. 2 6 5g x x x 2 6g x x 2 2 6 2 2 4 2g x x x x 2 2g 22 2 6 2 5 4 12 5 3g 3 2 2 2 4 3 2 1y x y x y x Logo, a reta : 2 1r y x também é tangente ao gráfico de g no ponto de coordenadas 2 , 3 41. Se f é uma função diferenciável em ℝ então f é contínua em 0 , x e diferenciável em 0 , x , qualquer que seja x ℝ . Logo, pelo Teorema de Lagrange, existe pelo menos um 0 ,c x tal que 0 0 f x f f c x , qualquer que seja x ℝ . Sabemos que 0 0f e que , 0 1x f x ℝ pelo que, em particular, 0 1f c . Portanto, temos 0 0 1 0 1 f x f x x x . Como 0x , temos 0 1 0 f x f x x x Logo, ,x f x x ℝ Pág. 173 1. 1 1 lim 0 1 0 1x h x h h x Se 1 0,h h é contínua no ponto 1x porque toda a função com derivada finita num ponto é contínua nesse ponto. Resposta: (B) 2. Na tabela seguinte apresenta-se o sinal de f e a consequente variação de f: Apenas a representação gráfica apresentada em (A) se ajusta à variação de f. Resposta: (A) x –a a f – 0 + 0 – f ց Mín. ր Máx. ց e são os zeros de a a f Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 102 3. Em , a , 0f a e 0f a . Logo, 0f a f a Em ,a b , 0f a e 0f a . Logo, 0f a f a Em ,b c , 0f a e 0f a . Logo, 0f a f a Resposta: (C) 4. Sinal de f e concavidade do gráfico de f: Resposta: (D) 5. Se f é estritamente crescente em ℝ então é injetiva e, como tal, não pode ter mais do que um zero. (B), (C) e (D) são afirmações não necessariamente verdadeiras. Por exemplo sendo a função f , em ℝ , definida por 3f x x , f é estritamente crescente, f tem um zero, f é ímpar e o gráfico de f tem um ponto de inflexão – o ponto de coordenadas (0 , 0). Resposta: (A) 6. 2 2 1 x f x x 2 2 2 2 22 2 2 1 2 1 2 1 2 2 1 1 x x x x x x x f x x x 2 2 2 2 22 2 2 2 4 2 2 1 1 x x x x x Ponto de tangência: 4 4 4 2 , ; 2 3 4 1 3 P f Declive: 2 2 4 2 10 2 94 1 m f Tangente: y mx b 4 10 32 2 3 9 9 b b 10 32 9 9 y x é uma equação da reta tangente ao gráfico de g no ponto de abcissa 2. 7. 3 20 002 1 25 2 200 0 500R x , x , x x , x 20 006 2 5 2R x , x , x 0 012 2 5R x , x , 2 50 0 012 2 5 0 0 012 , R x , x , x , 208,33x x 1 + f – 0 + f { 8 Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 103 208 3333 36 875 65R , , O ponto de inflexão do gráfico de f tem as coordenadas (208,33 ; 36 875,65). Para 208 33x , , a velocidade de crescimento de R R x é máxima. Pág. 174 8. Em (C) tem-se: 0 0td f a Existe uma vizinhança de a onde o gráfico de f tem a concavidade voltada para cima, pelo que 0f a . Então, na opção (C), 0f a f a . Resposta: (C) 9. Sinal de ,g concavidade do gráfico de g e variação de g : Resposta: (A) 10. A condição 1 0f apenas é satisfeita em (B). Resposta: (B) 11. 3 244 440 2f t t t t 11.1. 23 88 440f t t t 6 88f t t 88 440 6 88 0 6 3 f t t t t x 0 208,33 500 R + 0 – R 8 P.I. { R ր Máx. ց x b g + 0 – g 8 P.I. { g ր ց t 0 44 3 f + 0 – f 8 { P.I. Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 104 3 2 44 44 44 44 44 440 2 12 765 26 3 3 3 3 f , 44 14 67 3 , Ponto de inflexão: (14,67; 12 765,26) 11.2. 2 44 44 44 3256 3 88 440 1085 33 3 3 3 3 f , O foguetão atinge a velocidade máxima de 1085,33 m/s. 11.3. A velocidade é máxima para t 14,67 s, abcissa do ponto de inflexão. 12. A resposta é negativa. Seja, por exemplo, a função definidaem ℝ por 2 4f x x . 2 2 4 se 2 2 4 se 2 2 x x x f x x x 2 se 2 2 2 se 2 2 x x x f x x x 2 se 2 2 2 se 2 2 x x f x x (– 2 , 0) e (2 , 0) são pontos de inflexão do gráfico mas f não tem extremo relativo em – 2 ou em 2 pois nem existe nestes pontos. 13. 13.1. 30 2 26 2v x x x x 3 24 112 780v x x x x, 0 13x 212 224 780v x x x 20 12 224 780 0 0 13v x x x x 4 63x , O volume da caixa é máximo para 4,63x cm. t 0 44 3 f + 0 – f ր ց Máx. x 2 2 + f + – + f 8 0 { 0 8 x 0 4,63 13 V + 0 – V ր ց Exame Final Nacional – Matemática A 12.º ano Propostas de Resolução 105 13.2. 3 24 112 780V x x x x , 0 < x < 13 3 22 4 2 112 2 780 2 1144V 3 22 1144 4 112 780 1144V x V V x x x x 3 24 112 780 1144 0x x x Sabemos que 2 é uma solução da equação. Usando a Regra de Ruffini, temos 3 24 112 780 1144 0x x x 22 4 104 572 0x x x 22 4 104 572 0x x x Como se pretende 2x , temos: 2 2 104 104 4 4 5724 104 572 0 8 x x x 104 1664 104 64 26 8 8 x x 104 8 26 13 26 8 x x Como 0 13x , o valor pedido é 13 26x cm. 14. 30 36 dmV , ; 3360 cmV b V A h 2V r h 2 2 360 360r h h r Área total: Base lateral2A A A 22 2A r rh 2 2 360 2 2A r r r r 2 7202 0A r r , r r 3 2 2 720 4 720 4 r A r r r r 3 0 3 2 4 720 0 0 4 720 0 rr A r r r 3 3 3 720 180 180 3 9 4 r r r r , r 0 3,9 + A – 0 + A ց ր Mín. A quantidade de material é mínima para 3 9 cmr , . 4 112 780 1144 2 8 208 1144 4 104 572 0