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1) Calcule os limites em cada caso: a) 𝒍𝒊𝒎𝒙→𝟑(𝒙𝟒 − 𝟑𝟑𝒙) Substituímos diretamente x por 3: 𝑥 − 33𝑥 = 3 − 33 ⋅ 3 = 81 − 99 = −18 Então, lim → (𝑥 − 33𝑥) = −18 b) 𝒍𝒊𝒎𝒙→ 𝟐(𝟐𝒙𝟐 + 𝟑𝒙 − 𝟏) Substituímos diretamente x por -2: 2𝑥 + 3𝑥 − 1 = 2(−2) + 3(−2) − 1 = 2 ⋅ 4 − 6 − 1 = 8 − 6 − 1 = 1 Então, lim → (2𝑥 + 3𝑥 − 1) = 1 c) 𝐥𝐢𝐦𝒙→ 𝟔( 𝟐𝒙 𝟓 − 𝒙 𝟒 ) Para simplificar a expressão, podemos combinar os termos semelhantes: 2𝑥 5 − 𝑥 4 = 8𝑥 − 5𝑥 20 = 3𝑥 20 Substituímos x por -6: 3(−6) 20 = −18 20 = − 9 10 Então: lim → ( − ) = − d) 𝒍𝒊𝒎𝒙→ 𝟑 𝟕𝒙𝟒 𝟓 − 𝟑𝒙 + 𝟕 Substituímos diretamente x por -3: 7𝑥 5 − 3𝑥 + 7 = 7(−3) 5 − 3(−3) + 7 = 7 ⋅ 81 5 + 9 + 7 = 567 5 + 9 + 7 = 113.4 + 9 + 7 = 129.457 Então, 𝑙𝑖𝑚 → − 3𝑥 + 7 = 129.4 e) 𝒍𝒊𝒎𝒙→ 𝟕 𝒙𝟐 𝟒𝟗 𝒙 𝟕 Note que 𝑥 − 49 = (𝑥 + 7)(𝑥 − 7), então podemos simplificar: 𝑥 − 49 𝑥 + 7 = (𝑥 + 7)(𝑥 − 7) 𝑥 + 7 = 𝑥 − 7 Substituímos diretamente x por -7: x - 7 = -7 - 7 = -14 Então, 𝑙𝑖𝑚 → = −14 f) 𝒍𝒊𝒎𝒙→𝟐 𝒙𝟐 𝟑𝒙 𝟐 𝒙𝟐 𝟓𝒙 𝟔 Primeiro, fatoramos os polinômios no numerador e denominador: 𝑥 − 3𝑥 + 2 = (𝑥 − 1)(𝑥 − 2) 𝑥 − 5𝑥 + 6 = (𝑥 − 2)(𝑥 − 3) Cancelamos o fator comum (x - 2): (𝑥 − 1)(𝑥 − 2) (𝑥 − 2)(𝑥 − 3) = 𝑥 − 1 𝑥 − 3 Substituímos diretamente x por 2: 𝑥 − 1 𝑥 − 3 = 2 − 1 2 − 3 = 1 −1 = −1 Então, 𝑙𝑖𝑚 → = −1 g) 𝒍𝒊𝒎𝒙→ 𝟏 𝟖𝒙 (𝒙 𝟓)𝟐 Dividimos o numerador e o denominador por 𝑥 : 1 − 8𝑥 (𝑥 + 5) = 1 𝑥 − 8 𝑥 1 + 5 𝑥 Quando 𝑥 → ∞, → 0 𝑒 → 0: 0 − 0 (1 + 0) = 0 1 = 0 Então, 𝑙𝑖𝑚 → ( ) = 0 h) 𝒍𝒊𝒎_{𝒙 → ∞} (√𝒙𝟐 + 𝒙 + 𝟗 − √𝒙𝟐 − 𝒙 + 𝟗) Racionalizamos multiplicando pelo conjugado: 𝑠𝑞𝑟𝑡𝑥 + 𝑥 + 9 − 𝑥 − 𝑥 + 9 = √𝑥 + 𝑥 + 9 − √𝑥 − 𝑥 + 9 √𝑥 + 𝑥 + 9 + √𝑥 − 𝑥 + 9 √𝑥 + 𝑥 + 9 + √𝑥 − 𝑥 + 9 = (𝑥 + 𝑥 + 9) − (𝑥 − 𝑥 + 9) √𝑥 + 𝑥 + 9 + √𝑥 − 𝑥 + 9 = 𝑥 + 𝑥 + 9 − 𝑥 + 𝑥 − 9 √𝑥 + 𝑥 + 9 + √𝑥 − 𝑥 + 9 = 2𝑥 √𝑥 + 𝑥 + 9 + √𝑥 − 𝑥 + 9 Dividimos o numerador e o denominador por x: = 2 1 + 1 𝑥 + 9 𝑥 + 1 − 1 𝑥 + 9 𝑥 Quando 𝑥 → ∞, → 0 𝑒 → 0: = 2 √1 + 0 + 0 + √1 − 0 + 0 = 2 √1 + √1 = 2 1 + 1 = 2 2 = 1 Então, 𝑙𝑖𝑚 → √𝑥 + 𝑥 + 9 − √𝑥 − 𝑥 + 9 = 1 i) 𝒍𝒊𝒎𝒙→𝟏𝟏 𝟏𝟏 𝒙 𝟏𝟏 Quando 𝑥 → 11, o denominador se aproxima de 0, o que causa uma indeterminação do tipo . Portanto, temos que considerar o comportamento do limite: Se x se aproxima de 11 pela esquerda (𝑥 → 11 ): 11 𝑥 − 11 → −∞ Se x se aproxima de 11 pela direita (𝑥 → 11 ): → +∞ Como o comportamento diverge dependendo da direção de aproximação, dizemos que o limite não existe. Então, 𝑙𝑖𝑚 → não existe. 2) Vamos analisar a função f(x) com base no gráfico fornecido para determinar os limites e valores solicitados. a) 𝒍𝒊𝒎𝒙→ 𝟐 𝒇(𝒙) Para x se aproximando de -2 pela esquerda, observamos que a função f(x) se aproxima do valor 2. Então, lim → 𝑓 (𝑥) = 2 b) 𝒍𝒊𝒎𝒙→ 𝟐 𝒇(𝒙) Para x se aproximando de -2 pela direita, observamos que a função f(x) se aproxima do valor 0. Então, lim → 𝑓 (𝑥) = 0 c) 𝒍𝒊𝒎𝒙→ 𝟐𝒇(𝒙) O limite lim → 𝑓 (𝑥) só existe se os limites laterais forem iguais. Como: lim → 𝑓 (𝑥) = 2 lim → 𝑓 (𝑥) = 0 Os limites laterais não são iguais, então 𝑙𝑖𝑚 → 𝑓(𝑥) não existe. d) f(2) Pelo gráfico, o valor da função f(x) em x = 2 é f(2) = 2. e) 𝒍𝒊𝒎𝒙→𝟐𝒇(𝒙) Para x se aproximando de 2, tanto pela esquerda quanto pela direita, a função f(x) se aproxima do valor 3. Então, 𝑙𝑖𝑚 → 𝑓(𝑥) = 3 Para resumir: a) 𝑙𝑖𝑚 → 𝑓(𝑥) = 2 b) 𝑙𝑖𝑚 → 𝑓(𝑥) = 0 c) 𝑙𝑖𝑚 → 𝑓(𝑥) 𝑛ã𝑜 𝑒𝑥𝑖𝑠𝑡𝑒 d) 𝑓(−2) = 3 e) 𝑙𝑖𝑚 → -𝑓(𝑥) = 2 3) Para calcular a derivada da função 𝒇(𝒙) = 𝒙𝟐 − 𝟏𝟏𝒙 + 𝟓 usando a definição da derivada, que é o limite da razão incremental, seguimos os passos abaixo: Passo 1: Escrever a expressão da razão incremental A razão incremental é dada por: ( ) ( ) Passo 2: Calcular 𝒇(𝒙 + 𝒉) Substituímos x por x + h na função f(x): 𝑓(𝑥 + ℎ) = (𝑥 + ℎ) − 11(𝑥 + ℎ) + 5 = 𝑥 + 2𝑥ℎ + ℎ − 11𝑥 − 11ℎ + 5 Passo 3: Subtrair f(x) A função f(x) é: 𝑓(𝑥) = 𝑥 − 11𝑥 + 5 Agora, subtraímos f(x) de 𝑓(𝑥 + ℎ): 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) = (𝑥 + 2𝑥ℎ + ℎ − 11𝑥 − 11ℎ + 5) − (𝑥 − 11𝑥 + 5) Simplificando: = 𝑥 + 2𝑥ℎ + ℎ − 11𝑥 − 11ℎ + 5 − 𝑥 + 11𝑥– 5 = 2𝑥ℎ + ℎ − 11ℎ Passo 4: Dividir por h Dividimos a expressão acima por h: 𝑓(𝑥 + ℎ) − 𝑓(𝑥) ℎ = 2𝑥ℎ + ℎ − 11ℎ ℎ Simplificando: = 2𝑥ℎ ℎ + ℎ ℎ − 11ℎ ℎ = 2𝑥 + ℎ − 11 Passo 5: Calcular o limite quando 𝒉 → 𝟎 Finalmente, calculamos o limite da razão incremental quando ℎ → 0: lim → (2𝑥 + ℎ − 11) = 2𝑥 − 11 Portanto, a derivada da função 𝑓(𝑥) = 𝑥 − 11𝑥 + 5 é: 𝑓 (𝑥) = 2𝑥 − 11 4) Vamos calcular as derivadas das funções fornecidas. Usaremos as regras de derivação padrão, como a regra do produto, a regra da cadeia e as regras básicas de derivadas. a) 𝒇(𝒙) = 𝟐 𝒙𝟕 Escrevemos f(x) como 𝑓(𝑥) = 2𝑥 : 𝑓 (𝑥) = 2 ⋅ (−7)𝑥 = −14𝑥 = − 14 𝑥 b) 𝒈(𝒙) = (𝟑𝒙𝟑 − 𝟐𝒙) ⋅ (𝒙𝟒 + 𝟐) Usamos a regra do produto: (𝑢 ⋅ 𝑣) = 𝑢 𝑣 + 𝑢𝑣 𝑢 = 3𝑥 − 2𝑥 𝑣 = 𝑥 + 2 𝑢 = 9𝑥 – 2 𝑣 = 4𝑥 𝑔 (𝑥) = (9𝑥 − 2)(𝑥 + 2) + (3𝑥 − 2𝑥)(4𝑥 ) = (9𝑥 − 2)(𝑥 + 2) + (3𝑥 − 2𝑥)(4𝑥 ) = 9𝑥 + 18𝑥 − 2𝑥 − 4 + 12𝑥 − 8𝑥 = 21𝑥 − 10𝑥 + 18𝑥 − 4 c) 𝒇(𝒙) = 𝒙𝟖 ⋅ 𝐬𝐢 𝐧 𝒙 Usamos a regra do produto: 𝑢 = 𝑥 𝑣 = sin 𝑥 𝑢 = 8𝑥 𝑣 = cos 𝑥 𝑓 (𝑥) = (8𝑥 )(sin 𝑥) + (𝑥 )(cos 𝑥) = 8𝑥 sin 𝑥 + 𝑥 cos 𝑥 d) 𝒇(𝒙) = 𝟕𝟓𝒙 𝟐 Usamos a regra da cadeia e a propriedade da derivada de uma função exponencial: 𝑓(𝑥) = 7 𝑓 (𝑥) = 7 ln 7 ⋅ (5) = 5 ⋅ 7 ln 7 e) 𝒇(𝒙) = 𝟗𝒙 𝟏𝟏 𝟏𝟑𝒙 Simplificamos primeiro a função: 𝑓(𝑥) = 9𝑥 + 11 13𝑥 = 9𝑥 13𝑥 + 11 13𝑥 = 9 13 + 11 13𝑥 𝑓(𝑥) = 9 13 + 11 13 𝑥 Derivando cada termo: 𝑓 (𝑥) = 11 13 ⋅ (−1)𝑥 = − 11 13 𝑥 = − 11 13𝑥 f) 𝒇(𝒙) = 𝐥 𝐧(𝒙𝟖 − 𝟐) Usamos a regra da cadeia: 𝑢 = 𝑥 – 2 𝑑 𝑑𝑥 [ln 𝑢] = 1 𝑢 ⋅ 𝑢 𝑢 = 8𝑥 𝑓 (𝑥) = 1 𝑥 − 2 ⋅ 8𝑥 = 8𝑥 𝑥 − 2 g) 𝒇(𝒙) = 𝐜𝐨 𝐬(𝒙𝟖) Usamos a regra da cadeia: 𝑢 = 𝑥 𝑣 = cos 𝑢 𝑢 = 8𝑥 𝑣 = − sin 𝑢 𝑓 (𝑥) = − sin(𝑥 ) ⋅ 8𝑥 = −8𝑥 sin(𝑥 ) h) 𝒇(𝒙) = (𝟑𝒙𝟕 − 𝟏𝟐𝒙𝟔 + 𝟏𝟎𝒙𝟒 + 𝟖𝒙 − 𝟏𝟕)𝟕 Usamos a regra da cadeia: 𝑢 = 3𝑥 − 12𝑥 + 10𝑥 + 8𝑥– 17 𝑓(𝑥) = 𝑢 𝑓 (𝑥) = 7𝑢 ⋅ 𝑢 𝑢 = 21𝑥 − 72𝑥 + 40𝑥 + 8 𝑓 (𝑥) = 7(3𝑥 − 12𝑥 + 10𝑥 + 8𝑥 − 17) ⋅ (21𝑥 − 72𝑥 + 40𝑥 + 8) i) 𝒇(𝒙) = 𝟏 𝟔 𝒙𝟏𝟒 − 𝟏 𝟐 𝒙𝟏𝟐 + 𝟏 𝟓 𝒙𝟓 + 𝒙 Derivamos cada termo: 𝑓 (𝑥) = 1 6 ⋅ 14𝑥 − 1 2 ⋅ 12𝑥 + 1 5 ⋅ 5𝑥 + 1 = 14 6 𝑥 − 6𝑥 + 𝑥 + 1 = 7 3 𝑥 − 6𝑥 + 𝑥 + 1 j) 𝒇(𝒙) = 𝟏 𝟖 𝟐𝒙𝟓 − 𝟑𝒙𝟑 + 𝟒𝒙𝟐 + 𝟓𝒙 𝟒 Usamos a regra da cadeia: 𝑢 = 2𝑥 − 3𝑥 + 4𝑥 + 5𝑥 𝑓(𝑥) = 1 8 𝑢 𝑓 (𝑥) = 1 8 ⋅ 4𝑢 ⋅ 𝑢 𝑢 = 10𝑥 − 9𝑥 + 8𝑥 + 5 𝑓 (𝑥) = 1 2 (2𝑥 − 3𝑥 + 4𝑥 + 5𝑥) ⋅ (10𝑥 − 9𝑥 + 8𝑥 + 5) 𝑓 (𝑥) = 21(2𝑥5 − 3𝑥3 + 4𝑥2 + 5𝑥)3 ⋅ (10𝑥4 − 9𝑥2 + 8𝑥 + 5) k) 𝒇(𝒙) = 𝟏𝟐𝒆𝟑𝒙 Derivamos usando a regra da exponencial: 𝑓 (𝑥) = 12 ⋅ 𝑒 ⋅ 3 = 36𝑒 l) 𝒇(𝒙) = √𝒙𝟑𝟑 − 𝟑 𝒙𝟓 − 𝟏𝟔𝒙𝟏𝟎 + 𝟏𝟖 Simplificamos primeiro a função: 𝑓(𝑥) = 𝑥 − 3𝑥 − 16𝑥 + 18 Derivamos cada termo: 𝑓 (𝑥) = 1 + 15𝑥 − 160𝑥 = 1 + 15 𝑥 − 160𝑥 5) Vamos resolver cada item passo a passo para a função: 𝑓(𝑥) = 8𝑥 − 5𝑥 − 9𝑥 + 28𝑥 − 45 Primeiro, simplificamos a função f(x): 𝑓(𝑥) = 8𝑥 − 14𝑥 + 28𝑥 − 45 a) Resolver a equação 𝒇 (𝒙) = 𝟎 Primeiro, precisamos encontrar a terceira derivada da função f(x). 1. Primeira derivada: 𝑓 (𝑥) = 𝑑 𝑑𝑥 [8𝑥 − 14𝑥 + 28𝑥 − 45] = 32𝑥 − 28𝑥 + 28 2. Segunda derivada: 𝑓 (𝑥) = 𝑑 𝑑𝑥 [32𝑥 − 28𝑥 + 28] = 96𝑥 − 28 3. Terceira derivada: 𝑓 (𝑥) = 𝑑 𝑑𝑥 [96𝑥 − 28] = 192𝑥 Para resolver a equação f'''(x) = 0:192𝑥 = 0 𝑥 = 0 b) Determinar 𝒇 (−𝟐) Usamos a primeira derivada 𝑓 (𝑥) = 32𝑥 − 28𝑥 + 28 e substituímos x por −2: 𝑓 (−2) = 32(−2) − 28(−2) + 28 = 32(−8) + 56 + 28 = −256 + 56 + 28 = −256 + 84 = −172 c) Determinar 𝒇 (−𝟏) Usamos a segunda derivada 𝑓 (𝑥) = 96𝑥 – 28 e substituímos x por −1: 𝑓 (−1) = 96(−1) – 28 = 96(1)– 28 = 96 – 28 = 68 d) Determinar 𝒇 (−𝟑) Usamos a terceira derivada 𝑓 (𝑥) = 192𝑥 e substituímos x por −3: 𝑓 (−3) = 192(−3) = −576