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26 A U L A Problemas do 2” grau 26 A U L A IntroduçªoNas Aulas 24 e 25, tratamos de resoluçıes de equaçıes do 2” grau. Nesta aula, vamos resolver problemas que dependem dessas equaçıes. Observe que o significado das incógnitas deve ficar bem claro para que o equacionamento do problema possa ser feito sem dificuldade. Após a resoluçªo da equaçªo, devemos verificar se as duas raízes servem como resposta para o problema em questªo. Freqüentemente, como vocŒ irÆ perceber, uma delas nªo faz sentido. Como esta Ø uma aula de resoluçªo de problemas, Ø interessante que vocŒ leia atentamente cada enunciado e pense um pouco antes de ver a soluçªo. PROBLEMA 1 Um operÆrio foi contratado para construir uma calçada em volta de dois lados de um terreno retangular, como mostra a figura abaixo. O terreno mede 20 m por 30 m e a calçada deve ter sempre a mesma largura. Sabendo que o operÆrio dispıe de 72 m† de lajotas para fazer a obra, qual Nossa aula calçada 20 m 30 m 26 A U L A deve ser a largura da calçada? Soluçªo: É claro que a largura da calçada Ø nossa incógnita. Vamos entªo chamar de x a medida que desejamos calcular. Podemos calcular de vÆrias formas a Ærea da calçada, que Ø igual a 72 m†. Uma delas Ø a que mostramos na figura abaixo: Somando as Æreas das trŒs partes em que a calçada foi dividida, temos: x² + 30x + 20x = 72 ou x² + 50x - 72 = 0 Essa Ø uma equaçªo do 2” grau e nossa incógnita x, a largura da calçada, Ø uma de suas raízes. Vamos entªo resolver a equaçªo: x = -50 ± 502 - 4×1• -72α φ 2 x = -50 ± 2.500 + 288 2 x = -50 ± 2.788 2 Utilizando uma calculadora para obter valores aproximados das raízes, temos: Observe que a raiz x = ----- 51,4 nªo faz sentido no nosso problema. A medida do comprimento Ø sempre um nœmero positivo. Portanto, a largura da calçada Ø de 1,4 m, ou seja, 1 metro e 40 centímetros. ‡rea = 30 x 20 30 x x x x ‡rea = 20 x ‡rea = x2 -50 - 52,8 2 = - 102,8 2 = - 51,4 -50 + 52,8 2 = 2,8 2 =1,4 fi fix = -50 ± 52,8 2 (- ). 26 A U L APROBLEMA 2 Joªo comprou um certo nœmero de camisetas (todas iguais) para dar a seus empregados e gastou R$ 96,00. Dias depois, passando em outra loja, viu a mesma camiseta em promoçªo, R$ 2,00 mais barata. Desta vez, comprou uma camiseta a mais que na compra anterior e gastou R$ 90,00. Quantas camisetas Joªo comprou ao todo? Soluçªo: precisamos dar nome às nossas incógnitas, isto Ø, àquilo que nªo conhecemos no problema. Nós nªo sabemos quantas camisetas Joªo com- prou da primeira vez. Vamos entªo chamar essa quantidade de x. TambØm nªo sabemos o preço da camiseta na primeira compra. Vamos chamar esse preço de y. Desta forma, na segunda compra, Joªo comprou x + 1 camisetas e o preço de cada uma Ø y ----- 2, ou seja, R$ 2,00 a menos. Podemos entªo resumir o que conhecemos no quadro abaixo: COMPRA N” DE CAMISETAS PRE˙O TOTAL GASTO 1“ COMPRA x y 96 2“ COMPRA x + 1 y - 2 90 Multiplicando o nœmero de camisetas pelo preço de uma delas, teremos o total gasto em cada compra. Logo, as equaçıes sªo as seguintes: xy = 96 (x + 1) (y - 2) = 90 Temos aqui um sistema de duas equaçıes com duas incógnitas. Vamos inicialmente desenvolver a 2“ equaçªo: (x + 1) (y - 2) = 90 xy - 2x + y - 2 = 90 Como a 1“ equaçªo nos informa que xy = 96, ficamos com: 96 - 2x + y - 2 = 90 - 2x + y = - 4 y = 2x - 4 Agora, vamos substituir esse valor de y na 1“ equaçªo: xy = 96 x (2x - 4) = 96 2x² - 4x - 96 = 0 { 26 A U L A Aí estÆ a equaçªo do 2” grau fornecida pelo problema. Vamos simplificar todos os termos por 2 e resolvŒ-la. x2 - 2x - 48 = 0 x = 2 ± 4 - 4×1× -48α φ 2 x = 2 ± 4 +192 2 x = 2 ± 196 2 x = 2 ±14 2 x = 2 +14 2 = 16 2 = 8 x = 2 -14 2 = -12 2 = -6 Lembre-se de que x Ø o nœmero de camisetas que Joªo adquiriu na primeira compra. Logo, esse nœmero nªo pode ser - 6. Concluímos que x = 8, ou seja, Joªo comprou 8 camisetas. Como na segunda compra ele adquiriu uma camiseta a mais, o nœmero total de camisetas compradas Ø 8 + 9 = 17. PROBLEMA 3 Com uma corda de 10 m de comprimento, Pedro deseja cercar uma Ærea retangular de 5 m†. Quais as medidas dos lados desse retângulo? Soluçªo: Vamos chamar de x e y o comprimento e a largura do retângulo, respectivamente, como mostra a figura: JÆ que o perímetro do retângulo Ø 10 m, temos, como 1“ equaçªo: x + y + x + y = 10 ou 2x + 2y = 10 ou ainda x + y = 5 Como a Ærea do retângulo deve ser 10 m†, temos, como 2“ equaçªo: xy = 5 fifi x x y y5 m2 .(-. ) ² 26 A U L AAs duas equaçıes formam o sistema: x + y = 5 xy = 5 que Ø resolvido facilmente. Da 1“ equaçªo temos y = 5 ----- x; substituindo na 2“ equaçªo, encontramos: x (5 - x) = 5 Vamos entªo desenvolver, arrumar e resolver essa equaçªo: 5x - x² = 5 - x² + 5x - 5 = 0 x² - 5x + 5 = 0 Usando a mÆquina de calcular para obter valores aproximados das raízes, encontramos: 5 + 2,24 2 = 7,24 2 = 3,62 x = 5 ± 2,24 2 5 - 2, 24 2 = 2,76 2 = 1,38 Chegamos a dois valores diferentes para x e, aparentemente, ambos servem ao nosso problema. No entanto, x Ø o comprimento do retângulo e precisamos ainda calcular a largura y. Observando novamente o desenvol- vimento, vemos que x + y = 5, ou seja, y = 5 ----- x. Entªo: a) se x = 3,62 entªo y = 5 - 3,62 = 1,38 b) se x = 1,38 entªo y = 5 - 1,38 = 3,62 Nªo encontramos, portanto, dois retângulos diferentes. As duas raízes da equaçªo fornecem como resposta o mesmo retângulo. Suas medidas apro- ximadas sªo 3,62 m e 1,38 m, nªo importando qual delas Ø o comprimento ou a largura. { fi fi x = 5 ± 52 - 4×1×5 2 x = 5 ± 25 - 20 2 x = 5 ± 5 2 26 A U L A Conferindo resultados Depois de resolver um problema, Ø aconselhÆvel conferir o resultado encontrado para verificar se ele estÆ mesmo correto. Afinal, Ø sempre possível ocorrer algum engano. Vamos entªo conferir os resultados dos trŒs problemas que resolvemos nesta aula. Conferindo o problema 1 Nesse problema, encontramos para a largura da calçada x = 1,4 m, aproxi- madamente. Vamos entªo calcular a Ærea da calçada usando esse valor: `rea da calçada = 1,4² + 30 . 1,4 + 20 . 1,4 = 1,96 + 42 + 2,8 = 71,96 que Ø aproximadamente 72. Se o operÆrio tem 72 m† de lajotas para fazer a calçada, entªo a largura de 1,4 m estÆ certa. Conferindo o problema 2 Concluímos nesse problema que Joªo adquiriu 8 camisetas na primeira compra e 9 na segunda. Vamos entªo calcular o valor de y, que Ø o preço de cada camiseta na primeira compra. Temos x = 8 e a equaçªo xy = 96. Logo, 8y = 96 y = 96 = 12 8 Entªo, cada camiseta custou R$ 12,00. Vamos agora conferir a segunda compra. Sabemos que ele comprou 9 camisetas e cada uma custou R$ 10,00, ou seja, R$ 2,00 a menos. Entªo, ele gastou 9 • 10 = 90 reais, o que confere com o enunciado. Conferindo o problema 3 Nesse problema, concluímos que as medidas do retângulo devem ser 3,62 m e 1,38 m. Vamos entªo conferir sua Ærea. `rea do retângulo = 3,62 . 1,38 = 4,9956 m², que Ø aproximadamente 5 m², como pede o enunciado. Nossa resposta, portanto, estÆ certa. Exercício 1 Os nœmeros 1, 2, 3, 4 ... sªo chamados de nœmeros naturais. Cada nœmero natural possui um consecutivo, que Ø o nœmero que vem depois dele. Por exemplo, o consecutivo de 1 Ø 2. O consecutivo de 8 Ø 9 etc. Multiplicando-se um nœmero natural por seu consecutivo, encontramos 132. Que nœmero Ø esse? Exercício 2 Um triângulo retângulo tem hipotenusa 15. Um dos catetos tem 3 unidades a mais que o outro. Qual Ø o perímetro desse triângulo? Sugestªo: Chame o menor cateto de x e recorra ao Teorema de PitÆgoras. Exercícios 26 A U L AExercício 3 Um terreno retangular tem50 m² de Ærea. Diminuindo seu comprimento em 3 m e aumentando sua largura em 2 m, o terreno transforma-se em um quadrado. Qual Ø a Ærea desse quadrado? Sugestªo: Observe a figura abaixo: Exercício 4 Um grupo de pessoas saiu para almoçar em um restaurante, sendo que trŒs delas sªo mulheres. A conta, de R$ 72,00, foi inicialmente dividida entre todos, mas depois os homens resolveram que, por gentileza, as mulheres nªo deve- riam pagar. Entªo, cada homem contribuiu com mais R$ 4,00 e a conta foi paga. Quantas pessoas havia no grupo? Sugestªo: Escolha as seguintes incógnitas: x = nœmero de pessoas do grupo y = valor que cada um deveria pagar a) Se a conta foi de R$ 72,00, qual Ø a primeira equaçªo? b) Se existem 3 mulheres no grupo, quantos sªo os homens? c) Se, no pagamento, cada homem contribuiu com mais R$ 4,00, qual Ø a segunda equaçªo? Exercício 5 Na figura abaixo existem 20 pontos arrumados em 5 linhas e 4 colunas: Imagine que 480 soldados estªo formados, arrumados em linhas e colunas. O nœmero de linhas Ø 4 unidades maior que o nœmero de colunas. Quantas sªo as linhas e as colunas dessa formaçªo? x 3 x 2 l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l 1 | P r o j e t o M e d i c i n a – w w w . p r o j e t o m e d i c i n a . c o m . b r Exercícios de Matemática Equações de Segundo Grau TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO (Ufba 96) Na(s) questão(ões) a seguir escreva nos parênteses a soma dos itens corretos. 1. Considerando-se os conjuntos A = { x Æ IN, x < 4 }, B = { x Æ Z, 2x + 3 = 7 }, C = { x Æ IR, x£ + 5x + 6 = 0 }, é verdade que: Soma ( ) 2. (Ita 2001) O conjunto de todos os valores de m para os quais a função está definida e é não-negativa para todo x real é: a) [1/4, 7/4[ b) ]1/4, ¶[ c) ]0, 7/4[ d) ]-¶, 1/4] e) ]1/4, 7/4[ 3. (Unitau 95) Qual é o valor da soma dos inversos dos quadrados das duas raízes da equação x£+x+1=0? 4. (Cesgranrio 95) A maior raiz da equação - 2x£+3x+5=0 vale: a) -1 b) 1 c) 2 d) 2,5 e) (3 + Ë19)/4 5. (Fuvest 96) Sejam x e x‚ as raízes da equação 10x£+33x-7=0. O número inteiro mais próximo do número 5xx‚+2(x+x‚) é: a) - 33 b) - 10 c) - 7 d) 10 e) 33 2 | P r o j e t o M e d i c i n a – w w w . p r o j e t o m e d i c i n a . c o m . b r 6. (Ita 96) Seja ‘ um número real tal que ‘>2(1+Ë2) e considere a equação x£-‘x+‘+1=0. Sabendo que as raízes reais dessa equação são as cotangentes de dois dos ângulos internos de um triângulo, então o terceiro ângulo interno desse triângulo vale: a) 30° b) 45° c) 60° d) 135° e) 120° 7. (Ufpe 96) Se x é um número real positivo tal que ao adicionarmos 1 ao seu inverso obtemos como resultado o número x, qual é o valor de x? a) (1 - Ë5)/2 b) (1 + Ë5)/2 c) 1 d) (1 + Ë3)/2 e) (1 + Ë2)/2 8. (Puccamp 95) Considere as seguintes equações: I. x£ + 4 = 0 II. x£ - 2 = 0 III. 0,3x = 0,1 Sobre as soluções dessas equações é verdade que em a) II são números irracionais. b) III é número irracional. c) I e II são números reais. d) I e III são números não reais. e) II e III são números racionais. 9. (Uel 94) Os valores de m, para os quais a equação 3x£-mx+4=0 tem duas raízes reais iguais, são a) - Ë5 e 2Ë5 b) - 4Ë3 e 4Ë3 c) 3Ë2 e -3Ë2 d) 2 e 5 e) - 6 e 8 10. (Uel 96) Sabe-se que os números reais ‘ e ’ são raízes da equação x£-kx+6=0, na qual k Æ IR. A equação do 2° grau que admite as raízes ‘+1 e ’+1 é a) x£ + (k+2)x + (k+7) = 0 b) x£ - (k+2)x + (k+7) = 0 c) x£ + (k+2)x - (k+7) = 0 d) x£ - (k+1)x + 7 = 0 e) x£ + (k+1)x + 7 = 0 11. (Unesp 96) Seja "a" uma raiz da equação x£+2x+c£=0, em que c é um número real positivo. Se o discriminante dessa equação é menor que zero, então |a| é igual a a) c. b) 2c. c) c£. d) 2c£. e) c/2. 12. (Unesp 96) Para todo número real 'a', o número '- a' chama-se oposto de 'a' e para todo número real 'a', a·0, o número 1/a chama-se inverso de a. Assim sendo, determine todos os números reais x, x·1, tais que o inverso do oposto de (1-x) seja x+3. 13. (Unesp 96) Dada a equação x£ + x - Ë(2) = 0, calcule a soma dos inversos de suas raízes. 14. (Uece 96) Se x e x‚ são as raízes da equação 3x£-2x-8=0, sendo x<x‚, então 3x‚£-2x•-8 é igual a: a) 2/3 b) 8/3 c) 16/3 d) 20/3 15. (Mackenzie 96) Se A = {x Æ IR tal que (4 - x£) / (4 - 2Ñ) µ 0} e B = A º R_ , então os pontos (x, y) pertencentes a B x B definem no plano uma região de área: a) 1. b) 4. c) 9. d) 16. e) 25. 3 | P r o j e t o M e d i c i n a – w w w . p r o j e t o m e d i c i n a . c o m . b r 16. (Faap 96) Um reservatório de água está sendo esvaziado para limpeza. A quantidade de água no reservatório, em litros, t horas após o escoamento ter começado é dada por: V = 50 (80 - t)£ A quantidade de água que sai do reservatório nas 5 primeiras horas de escoamento é: a) 281.250 litros b) 32.350 litros c) 42.500 litros d) 38.750 litros e) 320.000 litros 17. (Ufpe 95) Se a equação y=Ë(2x£+px+32) define uma função real y=f(x) cujo domínio é o conjunto dos reais, encontre o maior valor que p pode assumir. 18. (Fei 96) A equação x£ - x + c = 0 possui duas raízes reais "r" e "s" tais que r=2s. Os valores de "r" e "s": a) 2/3 e 1/3 b) 2 e 1 c) -1/3 e -1/6 d) -2 e -1 e) 6 e 3 19. (Cesgranrio 90) Se a equação 10x£+ bx + 2 = 0 não tem raízes reais, então o coeficiente b satisfaz a condição: a) -4Ë5 < b < 4Ë5. b) b < 4Ë5. c) b > 4Ë5. d) 0 < b < 8Ë5. e) -8Ë5 < b < 0. 20. (Cesgranrio 90) Se x e x‚ são as raízes de x£+57x-228 =0, então (1/x)+(1/x‚) vale: a) - 1/4. b) 1/4. c) -1/2. d) 1/2. e) 1/6 ou -1/6. 21. (Cesgranrio 90) Se as raízes da equação x£ + bx + 27 = 0 são múltiplos positivos de 3, então o coeficiente b vale: a) 12. b) -12. c) 9. d) -9. e) 6. 22. (Mackenzie 97) Se x e y são números naturais tais que y=(x£+3)/(x+2), então x + y vale: a) 15 b) 10 c) 12 d) 9 e) 8 23. (Cesgranrio 90) Determine o parâmetro m na equação x£+mx+m£-m-12=0, de modo que ela tenha uma raíz nula e outra positiva. 24. (Unicamp 98) O índice I de massa corporal de uma pessoa adulta é dado pela fórmula: I = M/h£ onde M é a massa do corpo, dada em quilogramas, e h é a altura da pessoa, em metros. O índice I permite classificar uma pessoa adulta, de acordo com a seguinte tabela: a) Calcule o índice I para uma mulher cuja massa é de 64,0kg e cuja altura 1,60m. Classifique-a segundo a tabela anterior. b) Qual é a altura mínima para que o homem cuja massa é de 97,2kg não seja considerado obeso? 4 | P r o j e t o M e d i c i n a – w w w . p r o j e t o m e d i c i n a . c o m . b r 25. (Fatec 98) Sejam VÛ o conjunto verdade da equação Ë(x+8).Ë(x+3)=6 e V½ o conjunto verdade da equação Ë[(x+8).(x+3)]=6 no conjunto universo U=IR. Sobre as sentenças I. VÛ = V½ II. VÛ Å V½ III. -12 È VÛ; 1 Æ VÛ º V½; -12 Æ V½ é verdade que a) somente a I é falsa. b) somente a II é falsa. c) somente a III é falsa. d) todas são verdadeiras. e) todas são falsas. 26. (Fatec 98) Se a equação x£ - 10x + k = 0 tem uma raiz de multiplicidade 2, então o valor de k é a) 100 b) 25 c) 5 d) 1e) 0 27. (Ufmg 98) A soma de todas as raízes de f(x)=(2x£+4x-30)(3x-1) é a) -5/3 b) 5/3 c) -3/5 d) 3/5 28. (Mackenzie 98) A equação (3k - 1)x£ - (2k + 3)x + (k - 4) = 0, em x, com k·1/3, admite duas raízes reais a e b tais que a<1<b. O número de valores inteiros que k pode assumir é: a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 6 29. (Unirio 98) Sejam x um número real tal que a soma do seu quadrado com o seu triplo é menor do que o próprio número mais três. Determine os valores de x que satisfazem a condição anterior. 30. (Uel 98) A soma de um número racional não inteiro com o dobro do seu inverso multiplicativo é 33/4. Esse número está compreendido entre a) 5 e 6 b) 1 e 5 c) 1/2 e 1 d) 3/10 e 1/2 e) 0 e 3/10 31. (Unirio 99) A equação f(x)=0 possui S={-2,5}, U=IR. Logo, o conjunto-solução da desigualdade f(x)·0 é igual a: a) { x Æ IR | x · -2 ou x · 5 } b) { x Æ IR | x · -2 e x · 5 } c) { x Æ IR | x < -2 < ou x >5 } d) { x Æ IR | -2 < x < 5 } e) IR 32. (Puccamp 99) Uma bola é largada do alto de um edifício e cai em direção ao solo. Sua altura h em relação ao solo, t segundos após o lançamento, é dada pela expressão h=-25t£+625. Após quantos segundos do lançamento a bola atingirá o solo? a) 2,5 b) 5 c) 7 d) 10 e) 25 33. (Puc-rio 99) Quando o polinômio x£ + x - a tem raízes iguais? 34. (Uff 99) Na divisão dos lucros com seus 20 acionistas, uma empresa distribuiu R$600,00 entre os preferenciais e R$600,00 entre os ordinários. Sabe-se que cada acionista preferencial recebeu R$80,00 a menos do que cada acionista ordinário. Determine quantos acionistas preferenciais esta empresa possui. 5 | P r o j e t o M e d i c i n a – w w w . p r o j e t o m e d i c i n a . c o m . b r 35. (Uff 99) Classifique cada afirmativa abaixo, em verdadeira ou falsa, justificando. I) ¯ x Æ IR, x < 0, Ë-x sempre existe em R. II) ¯ x Æ IR, log (-x) não existe em R. III) ¯ x Æ IR, se (x - a)£ = (x - b)£ então a = b. IV) ¯ x Æ IR, 2-Ñ < 0. V) ¯ x Æ IR, |sen x| ´ 1. 36. (Ufrrj 99) Encontre o conjunto das soluções reais do sistema a seguir. ýx£ = y£ þ ÿx£ + y£ + 1 = -2 (x + y) 37. (Ufrrj 99) Encontre o conjunto das soluções reais da equação a seguir. x/(x£ - 5x + 6) + (x£ - 9)/[(x - 3)£] = 1 38. (Ufv 99) Sendo 2Ñ + 2-Ñ = 7, o valor da expressão 4Ñ + 4-Ñ é: a) 49 b) 14 c) 51 d) 45 e) 47 39. (Ufv 99) As medidas da hipotenusa e de um dos catetos de um triângulo retângulo são dadas pelas raízes da equação x£-9x+20=0. A área desse triângulo é: a) 10 b) 6 c) 12 d) 15 e) 20 40. (Unicamp 2000) A soma de dois números positivos é igual ao triplo da diferença entre esses mesmos dois números. Essa diferença, por sua vez, é igual ao dobro do quociente do maior pelo menor. a) Encontre esses dois números. b) Escreva uma equação do tipo x£ + bx + c = 0 cujas raízes são aqueles dois números. 41. (Pucsp 2000) Se x e y são números reais tais que 2x+y=8, o valor máximo do produto x.y é a) 24 b) 20 c) 16 d) 12 e) 8 42. (Unb 2000) Para fazer o percurso de 195km de Brasília a Goiânia, dois ciclistas partem simultaneamente do mesmo local em Brasília. Um deles, mantendo uma velocidade média superior em 4km/h à velocidade média do outro, chega ao destino exatamente 1 hora antes deste. Calcule, em km/h, o valor absoluto da soma das velocidades médias dos dois ciclistas durante esse percurso, desprezando a parte fracionária de seu resultado, caso exista. 43. (Pucmg 2001) Os números m e n são as raízes da equação x£-2rx+r£-1=0. O valor de m£+n£ é: a) 2r + 1 b) 2 + r c) r£ + 1 d) 2 (r£ + 1) 44. (Unesp 2002) Em uma loja, todos os CDs de uma determinada seção estavam com o mesmo preço, y. Um jovem escolheu, nesta seção, uma quantidade x de CDs, totalizando R$ 60,00. a) Determine y em função de x. b) Ao pagar sua compra no caixa, o jovem ganhou, de bonificação, 2 CDs a mais, da mesma seção e, com isso, cada CD ficou R$ 5,00 mais barato. Com quantos CDs o jovem saiu da loja e a que preço saiu realmente cada CD (incluindo os CDs que ganhou)? 6 | P r o j e t o M e d i c i n a – w w w . p r o j e t o m e d i c i n a . c o m . b r 45. (Pucsp 2002) Um funcionário de certa empresa recebeu 120 documentos para arquivar. Durante a execução da tarefa, fez uma pausa para um café e, nesse instante, percebeu que já havia arquivado 1/(n- 1) do total de documentos (n Æ IN - {0, 1}). Observou também que, se tivesse arquivado 9 documentos a menos, a quantidade arquivada corresponderia a 1/(n+2) do total. A partir do instante da pausa para o café, o número de documentos que ele ainda deverá arquivar é a) 92 b) 94 c) 96 d) 98 e) 100 46. (Unicamp 2002) Uma transportadora entrega, com caminhões, 60 toneladas de açúcar por dia. Devido a problemas operacionais, em um certo dia cada caminhão foi carregado com 500kg a menos que o usual, tendo sido necessário, naquele dia, alugar mais 4 caminhões. a) Quantos caminhões foram necessários naquele dia? b) Quantos quilos transportou cada caminhão naquele dia? 47. (Puccamp 2001) Em agosto de 2000, Zuza gastou R$192,00 na compra de algumas peças de certo artigo. No mês seguinte, o preço unitário desse artigo aumentou R$8,00 e, com a mesma quantia que gastou em agosto, ele pode comprar duas peças a menos. Em setembro, o preço de cada peça de tal artigo era a) R$ 24,00 b) R$ 25,00 c) R$ 28,00 d) R$ 30,00 e) R$ 32,00 48. (Fei 99) Uma das raízes da equação x£-x-a=0 é também raiz da equação x£+x-(a+20)=0. Qual é o valor de a? a) a = 10 b) a = 20 c) a = -20 d) a = 90 e) a = -9 49. (Ufpi 2000) Seja f: IR ë IR a função definida por: ýf(x) = x£ - 1, se x < 1 þ ÿf(x) = - x£ + 2x, se x µ 1 A equação f(x) = 0 possui: a) 1 solução b) 2 soluções c) 3 soluções d) 4 soluções e) nenhuma solução 50. (Puc-rio 2000) A diferença entre as raízes do polinômio x£+ax+(a-1) é 1. Quanto vale a? 51. (Ufal 2000) As afirmações seguintes referem-se a uma equação da forma ax£+bx+c=0, com a, b, c constantes reais e a·0 ( ) A equação dada sempre tem duas raízes reais. ( ) A equação dada pode ter duas raízes reais iguais. ( ) Se b£ - 4ac < 0, a equação tem duas raízes complexas. ( ) Se b£ - 4ac < 0, a equação não tem raízes. ( ) A equação dada pode ter duas raízes não reais e iguais. 52. (Ufc 2000) O teorema de Ptolomeu afirma que "em todo quadrilátero convexo inscritível a soma dos produtos das medidas dos lados opostos é igual ao produto das medidas das diagonais". Use esse teorema para mostrar que: se d e Ø representam, respectivamente, as medidas da diagonal e do lado de um pentágono regular, então d/Ø=(1+Ë5)/2. 53. (Uflavras 2000) Calcule o valor de x na expressão Ëx + Ë[x - Ë(1 - x)] =1 7 | P r o j e t o M e d i c i n a – w w w . p r o j e t o m e d i c i n a . c o m . b r 54. (Uflavras 2000) Uma empreiteira destinou originalmente alguns operários para a construção de uma obra de 72m£. Como 4 deles foram demitidos antes do início da obra, os demais tiveram que trabalhar 9m£ a mais cada um para compensar. a) Qual o número de operários originalmente designadospara a obra? b) Qual a porcentagem de operários demitidos? 55. (Ufpe 2000) Os alunos de uma turma resolveram comprar um presente custando R$ 48,00 para o professor de Matemática, dividindo igualmente o gasto entre eles. Depois que 6 alunos recusaram-se a participar da divisão, cada um dos alunos restantes teve que contribuir com mais R$ 0,40 para a compra do presente. Qual a percentagem de alunos da turma que contribuíram para a compra do presente? a) 85% b) 65% c) 60% d) 80% e) 75% 56. (Ufpel 2000) Se y é uma constante e x e x‚ são raízes da equação x£+6x.cosy+9=0 em U=C (Conjunto dos Números Complexos), o módulo de (x+x‚) é a) 3 (sen y + cos y) b) 18 c) 6 sen y d) 3 cos y e) 6 cos y 57. (Mackenzie 2001) Para que a equação kx£ + x + 1 = 0, com k inteiro e diferente de zero, admita uma raiz inteira, deveremos ter k igual a: a) -4 b) 2 c) 4 d) -2 e) 8 58. (Ufmg 2002) O quadrado da diferença entre o número natural x e 3 é acrescido da soma de 11 e x. O resultado é, então, dividido pelo dobro de x, obtendo-se quociente 8 e resto 20. A soma dos algarismos de x é a) 3 b) 4 c) 5 d) 2 59. (Fgv 2002) A soma das raízes da equação (x£- 2xË2+Ë3).(x£-xË2-Ë3)=0 vale: a) 0 b) 2Ë3 c) 3Ë2 d) 5Ë6 e) 6Ë5 60. (Fuvest 2003) No segmento åè, toma-se um ponto B de forma que AB/BC = 2 BC/AB. Então, o valor de BC/AB é: 8 | P r o j e t o M e d i c i n a – w w w . p r o j e t o m e d i c i n a . c o m . b r 61. (Fuvest 2003) As soluções da equação onde a · 0, são: a) -a/2 e a/4 b) -a /4 e a/4 c) -1/2a e 1/2a d) -1/a e 1/2a e) -1/a e 1/a 62. (Ufrrj 2004) Se a e b são raízes não nulas da equação x£-6ax+8b=0, calculando 2a+b, temos a) 5. b) 42. c) 48. d) 56. e) 40. 63. (Pucpr 2005) Sejam "x" e "x‚" números reais, zeros da equação (2 - k)x£ + 4kx + k + 1 = 0. Se x > 0 e x‚ < 0, deve-se ter: a) k > 0 b) 0 < k < 3 c) k < -1 ou k > 2 d) -1 < k < 2 e) k > 2 64. (Ufc 2006) O produto das raízes reais da equação 4x£ - 14x + 6 = 0 é igual a: a) - 3/2 b) - 1/2 c) 1/2 d) 3/2 e) 5/2 65. (Ufrrj 2006) A soma de dois números é 6, e a soma de seus quadrados é 68. O módulo da diferença desses dois números é a) 2. b) 4. c) 6. d) 8. e) 10. 66. (Pucrj 2006) Ache um valor de m tal que as duas soluções da equação x(x + 1) = m (x + 2) sejam iguais. 67. (Fatec 98) Seja a equação x£ + 4 = 0 no conjunto Universo U=C, onde C é o conjunto dos números complexos . Sobre as sentenças I. A soma das raízes dessa equação é zero. II. O produto das raízes dessa equação é 4. III. O conjunto solução dessa equação é {-2,2} é verdade que a) somente a I é falsa. b) somente a II é falsa. c) somente a III é falsa. d) todas são verdadeiras. e) todas são falsas. 9 | P r o j e t o M e d i c i n a – w w w . p r o j e t o m e d i c i n a . c o m . b r GABARITO 1. 01 + 04 + 16 = 21 2. [D] 3. -1 4. [D] 5. [B] 6. [D] 7. [B] 8. [A] 9. [B] 10. [B] 11. [A] 12. x = -1 + Ë5 ou x = -1 -Ë5 13. Ë2/2 14. [D] 15. [B] 16. [D] 17. 16 18. [A] 19. [A] 20. [B] 21. [B] 22. [D] 23. m = - 3 24. a) I = 25 e a mulher é levemente obesa. b) A altura mínima é 1,8 m. 25. [A] 26. [B] 27. [A] 28. [B] 29. -3 < x < 1 30. [E] 31. [B] 32. [B] 33. a = - 0,25 34. O número de acionistas preferenciais é 15. 35. I) Verdadeira pois Ë-x para ser um número real, - xµ0 ë x´0 Portanto, para todo x Æ IR, Ë-x existe em IR. II) Falsa pois log(-x) para ser um número real, -x>0 ë x<0 Portanto existe x Æ IR÷* para o qual log(-x) existe. III) Verdadeira, pois (x-a)£=(x-b)£ ë x£-2ax+a£=x£- 2bx+b£ ý2a = 2b þ ÿa£ = b£ ýa = b þ ë a = b ÿa = •b IV) Falsa pois 2-Ñ=1/2Ñ e 2Ñ>0, ¯ x Æ IR. Então 2-Ñ>0, ¯ x Æ IR. V) Verdadeira, pois -1´sen x´1, ¯ x Æ IR. 36. V = {[(-2-Ë2)/2, (-2-Ë2)/2], [(-2+Ë2)/2, (-2+Ë2)/2]} 37. V = {12/7} 10 | P r o j e t o M e d i c i n a – w w w . p r o j e t o m e d i c i n a . c o m . b r 38. [E] 39. [B] 40. a) 8 e 4 b) x£ - 12x + 32 = 0 41. [E] 42. 56 43. [D] 44. a) y = 60/x. b) 6 CDs e R$ 10,00. 45. [C] 46. a) 24 b) 2.500 kg 47. [E] 48. [D] 49. [B] 50. a = 1 ou a = 3 51. F V V F F 52. Considere a figura: Sejam Ø e d respectivamente as medidas do lado e da diagonal do pentágono regular. Aplicando o Teorema de Ptolomeu ao quadrilátero BCDE temos d£=Ø£+Ød. Daí d£-Ød-Ø£=0 e portanto d = [Ø • Ë(Ø£ + 4Ø£)]/2 d = (Ø • Ø Ë5)/2. Como d > 0, temos d = (Ø • Ø Ë5)/2 e assim d/Ø=(1+Ë5)/2. 53. V = {16/25} 54. a) 8 operários b) 50 % 55. [D] 56. [E] 57. [D] 58. [A] 59. [C] 60. [B] 61. [E] 62. [D] 63. [C] 64. [D] 65. [E] 66. m = - 3 + Ë8 ou m = - 3 - Ë8 67. [C] Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com Site: http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info 1. Limites Considere a função 1 1)( 2 − − == x xxfy . )(xf é definida no domínio }1/{ ≠ℜ∈ xx . Fatorando o numerador e cancelando os fatores comuns, obtemos 1+= xy , uma forma simplificada para 1≠x . Portanto, o gráfico de )(xfy = é a reta 1+= xy sem o ponto (1, 2). Embora )1(f não esteja definido, podemos obter valores de )(xf muito próximos de 2. Para isto, basta escolhermos para x valores bem próximos de 1. Na proximidade esquerda de x = 1 temos: x f(x) 0 1 0,5 1,5 0,9 1,9 0,99 1,99 0,999 1,999 0,9999 1,9999 y 2 1 -1 0 1 2 x Na proximidade direita de x = 1 temos: x f(x) 2 3 1,5 2,5 1,1 2,1 1,01 2,01 1,001 2,001 1,0001 2,0001 y 2 1 -1 0 1 2 x 1.1 Tendência de uma variável. x x x 1,8 2,5 2,5 1,89 2,1 1,89 1,956 2,04 2,04 1,9934 2,015 1,956 1,9995 2,007 2,007 1,99994 2,0003 1,9995 2,0 2,0 2,0 x 2,0- x 2,0+ x 2,0 + Aquele que sabe o que quer já percorreu um longo caminho para alcança-lo. (Harold Shermam) 1 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com Site: http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info 1.2 Limites laterais de uma função. Considere a função 2 )2)(43()( − −+ == x xxxfy . )(xf é definida no domínio}2/{ ≠ℜ∈ xx . Fatorando o numerador e cancelando os fatores comuns, obtemos 43 += xy , uma forma simplificada para 2≠x . Portanto, o gráfico de )(xfy = é a reta 43 += xy sem o ponto (2, 10). Embora )2(f não esteja definido, podemos obter valores de )(xf muito próximos de 10. Para isto, basta escolhermos para x valores bem próximos de 2. Na proximidade esquerda de x = 2 temos: x f(x) 1 7 1,5 8,5 1,9 9,7 1,99 9,97 1,999 9,997 1,9999 9,9997 y 10 4 0 1 2 x Na proximidade direita de x = 2 temos: x f(x) 3 13 2,5 11,5 2,1 10,3 2,01 10,03 2,001 10,003 2,0001 10,0003 y 10 4 0 1 2 x Dizemos que a função 2 )2)(43()( − −+ = x xxxf tem limite 10 quando x se aproxima de 2, por números maiores ou menores que 2 e escrevemos: 10 2 )2)(43(lim 2 = − −+ → x xx x Dizemos que f(x) fica muito próximo de 10 quando x se aproxima de 2, ou ainda que f(x) tem limite 10 ( f(x) tende para 10 ) quando x 2 ( x tende para 2 ). Aquele que sabe o que quer já percorreu um longo caminho para alcança-lo. (Harold Shermam) 2 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com Site: http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Dizemos que f(x) tem limite lateral a esquerda igual a 10 quando x 2-. f(x) tende para 10 quando x tende para 2 e x < 2. f(x) tem limite lateral a direita igual a 10 quando x 2+. f(x) tende para 10 quando x tende para 2 e x > 2. E escrevemos 10 2 )2)(43(lim 2 = − −+ −→ x xx x , 10 2 )2)(43(lim 2 = − −+ +→ x xx x Alguns limites podem ser encontrados por substituição direta ou mediante uma simplificação. Exemplo 01: Considere a função 25)( +== xxfy . Então 12225)25(lim)(lim 22 =+×=+= −− →→ xxf xx (limite lateral a esquerda) 12225)25(lim)(lim 22 =+×=+= ++ →→ xxf xx (limite lateral a direita) 12225)25(lim)(lim 22 =+×=+= →→ xxf xx Exemplo 02: Considere a função 2, 2 8)( 3 ≠ − − == x x xxfy . Observe que 42 2 )42)(2( 2 8 223 ++= − ++− = − − xx x xxx x x A fatoração de 83 −x pode ser obtida mediante o algoritmo de Ruffini. Veja logo abaixo. 12)42(lim) 2 8(lim)(lim 2 2 3 22 =++= − − = −−− →→→ xx x xxf xxx (limite lateral a esquerda) 12)42(lim) 2 8(lim)(lim 2 2 3 22 =++= − − = +++ →→→ xx x xxf xxx (limite lateral a direita) 12)42(lim) 2 8(lim)(lim 2 2 3 22 =++= − − = →→→ xx x xxf xxx Aquele que sabe o que quer já percorreu um longo caminho para alcança-lo. (Harold Shermam) 3 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com Site: http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Algoritmo de Briot-Ruffini: Divisão de 83 −x por x – 2. x3 x2 x C x - 2 1 0 0 -8 2 1 (2x1+0) = 2 (2x2+0) = 4 (2x4-8) = 0 1 2 4 0 Resultado da divisão: 422 ++ xx 1.3 Limite de uma função. Dizemos que a função f tem limite L quando x se aproxima de a, se o valor de f(x) se aproxima do número L. Denotamos esse fato por: Lxf ax = → )(lim Também costumamos dizer que L é o limite de f(x) quando x tende para a. Dizemos que existe o limite )(lim xf ax → quando existem os limites laterais )(lim xf ax −→ , )(lim xf ax +→ e )(lim)(lim xfxf axax +− →→ = . Neste caso, )(lim)(lim)(lim xfxfxf axaxax +− →→→ == Exemplo 03: Calcule os limites laterais e o limite da função )(xf quando x 0, caso existam. >+ = <− = 04 00 01 )( 2 2 xsex xse xsex xf 1101lim )(lim 2 00 −=−=−= −− →→ xxf xx 4404lim )(lim 2 00 =+=+= ++ →→ xxf xx Como )(lim )(lim 00 xfxf xx +− →→ ≠ , então )(lim 0 xf x → não existe. Exemplo 04: Calcule o limite da função f(x) quando x -> 0, caso exista. || )( x xxf = Aquele que sabe o que quer já percorreu um longo caminho para alcança-lo. (Harold Shermam) 4 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com Site: http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Desde que <− ≥ = 0 se 0 se | | xx xx x , temos que 11limlim )(lim 000 −=−= − = −−− →→→ xxx x xxf , 11limlim )(lim 000 === +++ →→→ xxx x xxf , logo )(lim 0 xf x → não existe. 1.4 Utilização em Administração • Determinação de valores máximos e mínimos • Auxílio na confecção de gráficos • Determinação do custo e receitas marginais 1.5 Teoremas sobre Limites (1) Teorema da unicidade: Se existe )(lim xf ax → , então este limite é único. Dada uma função f(x), se 1)(lim Lxf ax = → e 2)(lim Lxf ax = → , então, L1=L2. Em palavras, só existe um único limite para uma função em um determinado ponto. (2) Limite da função constante: Se c é uma constante, então, para qualquer número a, o limite de c quando x tende para a é igual a c cc ax = → lim O valor do limite para qualquer ponto de uma função constante f(x) = c é o próprio valor de c. O limite de uma função constante é a própria constante. Exemplo 05: 55lim 3 = →x ; 55lim 0 = →x ; 55lim 2 = − →x (3) Limite da função identidade: O limite da função identidade xxf =)( , quando ax → , é igual a a Aquele que sabe o que quer já percorreu um longo caminho para alcança-lo. (Harold Shermam) 5 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com Site: http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info ax ax = → lim Exemplo 06: 3lim 3 = → x x ; 0lim 0 = → x x ; 3lim 3 −= − → x x (4) Limite da função afim: Se m e b são constantes quaisquer, então, bmabmx ax +=+ → lim O limite de uma função afim (1o grau) em um determinado ponto é o valor da função no ponto. Exemplo 06: 23320345)35(lim 4 =+=+×=+ → x x ; 208128)3(4)84(lim 3 =+=+−×−=+− − → x x (5) Limite da soma: O limite da soma é a soma dos limites )(lim)(lim)]()([lim xgxfxgxf axaxax →→→ +=+ Exemplo 07: 23)35(lim 4 =+ → x x 8)84(lim 4 −=+− → x x )84(lim)35(lim)]84()35[(lim 444 +−++=+−++ →→→ xxxx xxx 15823 =−= (6) Limite da diferença: O limite da diferença é a diferença dos limites )(lim)(lim)]()([lim xgxfxgxf axaxax →→→ −=− Exemplo 08: 23)35(lim 4 =+ → x x 8)84(lim 4 −=+− → x x Aquele que sabe o que quer já percorreu um longo caminho para alcança-lo. (Harold Shermam) 6 Matemática II –2009.2 Prof.: LuizGonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com Site: http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info )84(lim)35(lim)]84()35[(lim 444 +−−+=+−−+ →→→ xxxx xxx 31)8(23 =−−= (7) Limite do produto: O limite do produto é o produto dos limites )(lim)(lim)]()([lim xgxfxgxf axaxax →→→ ×=× Exemplo 09: 23)35(lim 4 =+ → x x 8)84(lim 4 −=+− → x x )84(lim)35(lim)]84()35[(lim 444 +−×+=+−×+ →→→ xxxx xxx 184)8(23 −=−×= (8) Limite do produto de uma constante por uma função: )(lim))((lim xgkxgk axax →→ = É um caso particular do limite do produto, basta fazer kxf =)( (9) Limite do quociente: O limite do quociente é o quociente dos limites: )(lim )(lim )( )(lim xg xf xg xf ax ax ax → → → = Exemplo 10: 23)35(lim 4 =+ → x x 8)84(lim 4 −=+− → x x 875,2 8 23 )84(lim )35(lim 84 35lim 4 4 4 −= − = +− + = +− + → → → x x x x x x x (10) Limite da potência: Aquele que sabe o que quer já percorreu um longo caminho para alcança-lo. (Harold Shermam) 7 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com Site: http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info O limite da potência inteira nxf )]([ é a potência inteira do limite da função n ax n ax xfxf )](lim[)]([lim →→ = Exemplo 10: 3)175(lim 4 =− → x x 2433)]175(lim[)175(lim 55 4 5 4 ==−=− →→ xx xx (11) Limite da raiz n-ésima: O limite da raiz n-ésima n xf )]([ é a raiz n-ésima do limite da função: n ax n ax xfxf )](lim[)]([lim →→ = Exemplo 11: 3)175(lim 4 =− → x x 33 53 5 4 3 5 4 2433)]175(lim[)175(lim ==−=− →→ xx xx Exemplos: Exemplo 12: Se xxf =)( , temos: 3lim)(lim 33 == →→ xxf xx 0lim)(lim 00 == →→ xxf xx 3lim)(lim 33 −== − → − → xxf xx Exemplo 13: Se 10)( =xf , temos: 1010lim)(lim 33 == →→ xx xf 1010lim)(lim 00 == →→ xx xf 1010lim)(lim 33 == − → − → xx xf Aquele que sabe o que quer já percorreu um longo caminho para alcança-lo. (Harold Shermam) 8 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com Site: http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Exemplo 14: Se xxf −= 3)( , temos: 033lim3lim)3(lim)(lim 3333 =−=−=−= →→→→ xxxf xxxx Exemplo 15: Se 75)( 2 −+= xxxf , temos: 77007lim5limlim)75(lim)(lim 00 2 0 2 00 −=−+=−+=−+= →→→→→ xxxxx xxxxxf Exemplo 16: Se )4)(14()( 32 +−+= xxxxf , temos: =+−+=+−+= →→→→ )4(lim)14(lim)]4)(14[(lim)(lim 3 2 2 2 32 22 xxxxxxxf xxxx 1321211)48)(184()4limlim)(1lim4limlim( 2 3 222 2 2 =×=+−+=+−+= →→→→→ xxxxx xxx Exemplo 17: Se 1 1)( 2 2 + − = x xxf , temos: 5 4 10 8 19 19 1limlim 1limlim 1lim 1lim 1 1lim 3 2 3 3 2 3 2 3 2 3 2 2 3 == + − = + − = + − = + − →→ →→ → → → xx xx x x x x x x x x x Exemplo 18: Se 43 )2()( xxxf += temos: 813)21()2limlim()]2(lim[)2(lim 444 1 3 1 43 1 43 1 ==+=+=+=+ →→→→ xxxxxx xxxx Exemplo 19: Se 1 1)( 3 3 + − = x xxf temos: 9 7 18 18 1lim 1lim 1 1lim 1 1lim 3 2 3 2 3 3 23 3 2 = + − = + − = + − = + − → → →→ x x x x x x x x xx 1.5 Exercícios: Calcule, se existir, os limites: )73(lim.1 5 −xx )25(lim.2 4 +− xx )12(lim.3 22 −− xxx )542(lim.4 2 3 +− xxx Aquele que sabe o que quer já percorreu um longo caminho para alcança-lo. (Harold Shermam) 9 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com Site: http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info )8(lim.5 32 +− xx )432(lim.6 23 1 −+−− xxxx 15 54lim.7 3 − − x x x 18 43lim.8 2 − + x x x 62 5lim.9 2 2 + − x x x 43 12lim.10 21 +− + − xx x x 3 18lim.11 1 + + x x x 1 43lim.12 3 2 1 − ++ − x xx x 7 49lim.13 2 7 − − x x x 5 25lim.14 2 5 + − − x x x 32 94lim.15 2 2 3 + − − x x x 19 13lim.16 2 3 1 − − x x x 492 1683lim.17 2 2 4 +− −− xx xx x 36254 20173lim.18 2 2 4 +− +− xx xx x 2 8lim.19 3 2 + + − x x x 1 1lim.20 3 1 − − x x x 372 9lim.21 2 2 3 ++ − − xx x x 94 278lim.22 2 3 2 3 − − x x x 1 1lim.23 1 − − x x x 1 25lim.24 1 + −+ − x x x x x x 22lim.25 0 −+ 1 1lim.26 3 1 − − x x x 23 10lim.27 2 23 0 ++ +−− xx xxx x 562 32lim.28 23 2 0 −++ −− xxx xx x ≥− <≤− −<+ = 39 334 39 )( 2 2 xsex xse xsex xffunçãoaDada )(lim)29( 3 xfCalcule x −→ )(lim)30( 0 xfCalcule x → Aquele que sabe o que quer já percorreu um longo caminho para alcança-lo. (Harold Shermam) 10 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com Site: http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info )(lim)31( 3 xfCalcule x → Calcule, se existir, os limites |)|(lim)1( 1 xx x − −→ |)|(lim)2( 1 xx x − +→ |)|(lim)3( 1 xx x − → || lim)4( 0 x x x −→ || lim)5( 0 x x x +→ || lim)6( 0 x x x → 1 1lim)7( 2 1 − − −→ x x x 1 1lim)8( 2 1 − − +→ x x x 1 1lim)9( 2 1 − − → x x x <+ ≥− = → 02 02 )()(lim)10( 0 xsex xsex xfparaxfCalcule x <− ≥+− = → 012 012 )()(lim)11( 0 xsex xsex xfparaxfCalcule x Aquele que sabe o que quer já percorreu um longo caminho para alcança-lo. (Harold Shermam) 11 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info 1.6 Limites infinitos. Dizemos que a função f tem limite infinito (+∞) quando x se aproxima de a, se o valor de f(x) se torna muito grande. Denotamos esse fato por: + ∞= → )(lim xf ax Também costumamos dizer que +∞ é o limite de f(x) quando x tende para a. Dizemos que a função f tem limite menos infinito (-∞) quando x se aproxima de a, se o valorde f(x) se torna negativo e muito grande em valor absoluto. Denotamos esse fato por: − ∞= → )(lim xf ax Também costumamos dizer que - ∞ é o limite de f(x) quando x tende para a. Exemplo 20: Considere a função 0 ,1)( ≠= x x xf x f(x) -1 -1 -0,5 -2 -0,1 -10 -0,01 -100 -0,001 -1000 -0,0001 -10000 x f(x) 1 1 0,5 2 0,1 10 0,01 100 0,001 1000 0,0001 10000 Podemos dizer então que: − ∞=== −→→ −− 0 11lim)(lim 00 x xf xx + ∞=== +→→ ++ 0 11lim)(lim 00 x xf xx Exemplo 21: Calcule os limites laterais e o limite da função )(xf quando x 0, caso existam, onde: (a) 0 ,1)( 2 ≠= xx xf b) 0 ,1)( 3 ≠= xx xf (a) + ∞=== +→→ −− 0 11lim)(lim 200 x xf xx e + ∞=== +→→ ++ 0 11lim)(lim 200 x xf xx ; Então, + ∞== →→ 200 1lim)(lim x xf xx 1 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info (a) − ∞=== −→→ −− 0 11lim)(lim 300 x xf xx e + ∞=== +→→ ++ 0 11lim)(lim 300 x xf xx ; Então, existenão x xf xx 1lim)(lim 300 == →→ Gráfico de 0 ,1)( 2 ≠= xx xf Gráfico de 0 ,1)( 3 ≠= xx xf Se r é um número inteiro positivo, então − ∞=== −→→ −− 0 11lim)(lim 00 rxx x xf se r for impar; + ∞=== +→→ −− 0 11lim)(lim 00 rxx x xf se r for par e + ∞=== +→→ ++ 0 11lim)(lim 00 rxx x xf qualquer que seja r par ou impar; 1.7 Exercícios: Calcule, se existir, os limites: 2 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info 4 2lim)01( 22 − + x x x 22 )2( 2lim)02( − +− x x x x x x 2 0 3lim)03( + 2 2 0 3lim)04( x x x + 3 9lim)05( 2 3 − − x x x 4 16lim)06( 2 4 − − x x x )11(lim)07( 20 xxx − ) 4 1 2 1(lim)08( 22 − − − xxx 1.8 Propriedades: (1) Se + ∞=)(lim xfax e cxgax =)(lim , onde c é uma constante, então + ∞=++ ∞=+ cxgxfax )]()([lim (2) Se + ∞=)(lim xfax e cxgax =)(lim , onde c é uma constante, então + ∞=−+ ∞=− cxgxfax )]()([lim (3) Se − ∞=)(lim xfax e cxgax =)(lim , onde c é uma constante, então − ∞=+− ∞=+ cxgxfax )]()([lim (4) Se − ∞=)(lim xfax e cxgax =)(lim , onde c é uma constante, então − ∞=−− ∞=− cxgxfax )]()([lim Exemplo 22: Se + ∞=20 1lim xx e 33lim0 =+xx , então + ∞=++ ∞=++ 331lim 20 xxx (5) Se + ∞=)(lim xfax e cxgax =)(lim , onde c é uma constante qualquer diferente de zero, então (i) ⇒> 0c + ∞=×+ ∞=× cxgxfax )]()([lim (ii) ⇒< 0c − ∞=×+ ∞=× cxgxfax )]()([lim Exemplo 23: Se + ∞=20 1lim xx e 33lim0 =+xx , então 3 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info + ∞=×+ ∞=+× 3)3()1(lim 20 xxx (6) Se − ∞=)(lim xfax e cxgax =)(lim , onde c é uma constante qualquer diferente de zero, então (i) ⇒> 0c − ∞=×− ∞=× cxgxfax )]()([lim (ii) ⇒< 0c + ∞=×− ∞=× cxgxfax )]()([lim Exemplo 23: Se − ∞=− 20 1lim xx e 33lim0 =+xx , então − ∞=×− ∞=+×− 3)3()1(lim 20 xxx Exemplo 24: Se a é um número qualquer não nulo, então axax 11lim = Exemplo 25: Como − ∞== − − 0 11lim0 xx e + ∞== +− 0 11lim0 xx , então xx 1lim0 não existe. 1.9 Exercícios: 1 12lim)01( 2 1 − +− − x xx x x x x 24lim)02( 0 −+ 322 lim)03( 231 +−− xxx x x 5 2lim)04( 5 +− xx xx /10 21 1lim)05( + + 1.10 Limites no infinito. Se os valores de f(x) ficam cada vez mais próximos de um número L, a medida que x cresce indefinidamente, então dizemos que Lxfx =∞+ )(lim Analogamente, se os valores de f(x) ficam cada vez mais próximos de um número L, a medida que x dcresce indefinidamente, então dizemos que Lxfx =∞− )(lim 1.11 Exercícios 4 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Determinar os limites das seguintes funções quando ∞→− ∞→ xex : 3 9.1 2 − − x x 4 16.2 2 + − x x 65 96.3 2 2 ++ +− xx xx 2 2 )3( 9.4 − − x x 16 )4(.5 2 2 − + x x 54 556.6 2 2 −+ −− xx xx 7 49.7 2 − − x x 5 25.8 2 + − x x 32 94.9 2 + − x x 19 13.10 2 − − x x 492 1683.11 2 2 +− −− xx xx 36254 20173.12 2 2 +− +− xx xx 2 8.13 3 + + x x 1 1.14 3 − − x x 1 1.15 − − x x 1 25.16 + −+ x x x x 22.17 −+ 1 1.18 3 − − x x 96.19 2 +− xx 985.20 2 +−− xx 9 12 85.20 2 + +− −− x xx xx xx 9 1 85.21 2 2 + − −− 984 985.22 2 2 ++ +−− xx xx 1.12 Funções contínuas. 5 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Dizemos que y = f(x) é contínua no ponto x= a se (1) existe o limite de f(x) quando x a (2) y = f(x) está definida no ponto x = a (3) )()(lim afxf ax = → Exemplo 26: A função 2)( xxf = é contínua no ponto x = 0 pois (1) 0lim)(lim 2 00 == →→ xxf xx (2) 00)0( 2 ==f (3) )0(0lim)(lim 2 00 fxxf xx === →→ Exemplo 27: A função 0 ,1)( ≠= x x xf não é contínua no ponto x = 0 pois (1) existenão x xf xx 1lim)(lim 00 == →→ , pois + ∞= +→ xx 1lim 0 e − ∞= −→ xx 1lim 0 1.13 Exercícios Verifique se as seguintes funções são contínuas nos pontos indicados: 2)()1 xxf = 3)()2 xxf = xxf 2)()3 = xxf −= 2)()4 585)()5 2 +−= xxxf 1,1 1 1)()6 2 −≠ − = x x xf 1 4)()7 2 − − = x xxf 1 1 1 1)()8 + + − = xx xf 1,1,0 −=== xxxpontosnos Verifique se as seguintes funções são contínuas nos pontos indicados: 13)()1 −= xxf 1=xpontono ||1)()2 xxf += 0=xpontono 6 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info 0,||)()3 ≠= x x xxf 0=xpontono 1)0(0, 1 1)()4 2 =≠ − − = fex x xxf 0=xpontono 0,13)()5 ≠+= x x xf 0=xpontono x xf 13)()6 −= 0=xpontono x xxf 85 47)()7 − − =8 5,0 −== xxpontosnos 585 47)()8 2 +− − = xx xxf 8 5,0 −== xxpontosnos 58 472)()9 2 + −+ = x xxxf 8 5,0 −== xxpontosnos 14)7(, 7 49)().10 2 = − − = f x xxf 7,7 −== xxpontosnos 14)7(, 49 7)().11 2 = − − = f x xxf 7,7 −== xxpontosnos 9)5(, 5 25)()12 2 −=− + − = f x xxf 5,5 −== xxpontosnos 10 1)5(, 25 5)()13 2 −=− − + = f x xxf 5,5 −== xxpontosnos 32 94)()14 2 + − = x xxf 3 2, 3 2 −== xxpontosnos 94 32)()15 2 − + = x xxf 3 2, 3 2 −== xxpontosnos 2 1) 3 1(, 19 13)()16 2 = − − = f x xxf 3 1, 3 1 −== xxpontosnos 7 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info 2 1) 3 1(, 19 13)()17 2 = − − = f x xxf 3 1, 3 1 −== xxpontosnos 2 1)1(, 1 1)()18 = − − = f x xxf 1=xpontono 2 1)1(, 1 1)()19 = − − = f x xxf 1=xpontono 0)1(, 1 25)()20 =− + −+ = f x xxf 1−=xpontono 0)1(, 25 1)()21 =− −+ + = f x xxf 1−=xpontono 1)0(,22)()22 =−+= f x xxf 0=xpontono 1)0(, 22 )()23 = −+ = f x xxf 0=xpontono 8 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info 1.6 Descontinuidades Descontinuidade Infinita Uma função tem descontinuidade infinita em x = a, se f(x) tende para infinito (positivo ou negativo) nesse ponto. Exemplo 28: A função 0 ,1)( ≠= x x xf tem descontinuidade infinita no ponto x = 0 pois + ∞= +→ xx 1lim 0 e − ∞= −→ xx 1lim 0 Neste caso, o salto é igual a + ∞=∞++ ∞=− ∞−+ ∞=− −+ →→ )(1lim 1lim 00 xx xx Descontinuidade de Salto Uma função tem descontinuidade de salto em x = a, quando f(x) varia abruptamente neste ponto (x = a). Exemplo 29: A função 0 ,||)( ≠= x x xxf tem descontinuidade de salto no ponto x = 0 pois 1||lim 0 = +→ x x x e 1||lim 0 −= −→ x x x Neste caso, o salto é igual a 211)1(1||lim ||lim 00 =+=−−=− −+ →→ x x x x xx 1 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Descontinuidade Removível Quando existe )(lim xf ax → , mas )(xf não está definida em a. Exemplo 30: A função 2 ,)( ≠= xxxf tem descontinuidade removível no ponto x = 2 pois 2lim 2 = → x x e )(xf não está definida no ponto x = 2. 1.7 Exercícios Determine os tipos de descontinuidades das seguintes funções: >+ ≤+ = 3 ,102 3 ,32 )( )1( xx xx xf 3 , 3 65)( )2( 2 −≠ + ++ = x x xxxf 2/3 , 32 94)()3( 2 −≠ + − = x x xxf 3/1 , 19 13)()4( 2 −≠ − − = x x xxf 1.8 Propriedades Se f e g são funções contínuas em x = a, então: f + g é contínua em x = a; f - g é contínua em x = a; f x g é contínua em x = a; f / g é contínua em x = a, desde que g(a) ≠ 0. 1.9 Continuidade em um intervalo Uma função é contínua em um intervalo aberto, se e somente se ela for contínua para todo número do intervalo aberto. Em um intervalo fechado ou semi-aberto, devemos estender o conceito de continuidade para incluir os extremos, definindo: 2 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info – Continuidade à direita – Continuidade à esquerda Continuidade à direita Uma função f é contínua à direita de x = a, se e somente se: (1) existe f(a) (2) existe )(lim xf ax +→ (3) )()(lim afxf ax = +→ Continuidade à esquerda Uma função f é contínua à esquerda de x = a, se e somente se: (1) existe f(a) (2) existe )(lim xf ax −→ (3) )()(lim afxf ax = −→ Uma função é contínua em [a,b] se e somente se: – for contínua no intervalo aberto (a,b) – for contínua à direita em a – for contínua à esquerda em b Exemplo 31: A função 2)( xxf = é contínua no intervalo ]2 ,0[ pois – é contínua no intervalo )2 ,0( ; – é continua a direita em 0, pois (1) 0)0( =f (2) 0lim)(lim 2 00 == ++ →→ xxf xx (3) )0()(lim 0 fxf x = +→ – é continua a esquerda em 2, pois (1) 42)2( 2 ==f (2) 42lim)(lim 22 22 === −− →→ xxf xx (3) )2()(lim 2 fxf x = −→ 1.10 Assíntota Horizontal Dizemos que a reta y = b (b constante) é uma assíntota horizontal do gráfico de uma função f, se pelo menos uma das afirmações for verdadeira: (1) bxf x = ∞+→ )(lim (2) bxf x = ∞−→ )(lim 3 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Exemplo 32: A função xexf −=)( tem assíntota horizontal dada pela função 0)( =xf , pois 0lim =− ∞+→ x x e . Dizemos que a reta x = a (a constante) é uma assíntota vertical do gráfico de uma função f, se pelo menos uma das afirmações for verdadeira: (1) + ∞=+→ )(lim xf ax (2) − ∞=+→ )(lim xf ax (3) + ∞= −→ )(lim xf ax (4) − ∞= −→ )(lim xf ax Exemplo 34: A função 2)2( 1)( − = x xf tem assíntotas verticais em x = 2, pois a função não existe no ponto x = 2 e (1) + ∞== − −→ − 0 1 )2( 1lim 22 xx (2) + ∞== − +→ + 0 1 )2( 1lim 22 xx 4 Exemplo 33: A função xexf =)( tem assíntota horizontal dada pela função 0)( =xf , pois 0lim = ∞−→ x x e . Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Exemplo 35: A função 3 1)( x xf = tem assíntotas verticais em x = 0, pois a função não existe no ponto x = 0 e (1) − ∞== −→ − 0 11lim 30 xx (2) + ∞== +→ + 0 11lim 30 xx Exemplo 36: Determine para quais valores de x a A função 1 1)( − = x xf é descontínua, classificando o tipo de descontinuidade, esboçando seu gráfico e possíveis assíntotas. Determinação dos pontos de descontinuidade: 1 01 =⇒=− xx , logo a função tem descontinuidade em 1 =x . Determinação das assíntotas verticais e dos tipos de descontinuidade: + ∞== − +→ + 0 1 1 1lim 1 xx − ∞== − −→ − 0 1 1 1lim 1 xx A reta 1 =x é uma assíntota vertical. A função tem descontinuidadeinfinita em 1 =x ( ))(salto ∞=− ∞−+ ∞= . Determinação das assíntotas horizontais e dos tipos de descontinuidade: 01 1 1lim = ∞+ = − ∞+→ xx 01 1 1lim = ∞− = − ∞−→ xx A reta 0 =y é uma assíntota horizontal. Exemplo 37: Determine para quais valores de x a função 3 65)( 2 + ++ = x xxxf é descontínua, classificando o tipo de descontinuidade, esboçando seu gráfico e possíveis assíntotas. 5 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Determinação dos pontos de descontinuidade: 3 03 −=⇒=+ xx , logo a função tem descontinuidade em 3 −=x . Determinação das assíntotas verticais e dos tipos de descontinuidade: 123)2(lim 3 65lim 3 2 3 −=+−=+= + ++ ++ − → − → x x xx xx 123)2(lim 3 65lim 3 2 3 −=+−=+= + ++ −− − → − → x x xx xx Neste caso, a função tem descontinuidade removível em 3 −=x , pois )(lim 3 xfx −→ existe. Logo, não existe assíntota vertical em 3 −=x . Acabaríamos com a descontinuidade redefinindo a função em 3 −=x como –1, isto é, 1(-3) −=f . Determinação das assíntotas horizontais e dos tipos de descontinuidade: ∞=++ ∞=+= + ++ ∞+→∞+→ 2)2(lim 3 65lim 2 x x xx xx − ∞=+− ∞=+= + ++ ∞−→∞−→ 2)2(lim 3 65lim 2 x x xx xx A função )( xfy = não tem assíntota horizontal. Veja o gráfico de )( xfy = a seguir: 6 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Exemplo 38: Determine para quais valores de x a função > −− ≤≤− −<− = 3 se , 12 1 32 se ,3 2 se ,2 )( 2 xxx x xx xf é descontínua, classificando o tipo de descontinuidade, esboçando seu gráfico e possíveis assíntotas. Determinação dos pontos de descontinuidade: Como 2)( −= xxf é contínua para todo 2<x , 3)( =xf é contínua no intervalo 32 <<− x e 12 1)( 2 −− = xx xf é contínua para todo 3>x , então devemos verificar a descontinuidade nos pontos 2 =x e 3 =x . Comecemos por 2 =x : 422)2(lim )(lim 22 −=−−=−= −− − → − → xxf xx 33lim )(lim 22 == ++ − → − → xx xf Como )(lim )(lim 22 xfxf xx +− −→−→ ≠ , o limite não existe e a função tem descontinuidade de salto em 2 =x . 743)4(3Salto =+=−−= . Vejamos agora em 3 =x : 33lim )(lim 33 == −− →→ xx xf 2 1 12 1lim )(lim 233 = −− = ++ →→ xx xf xx Como )(lim )(lim 33 xfxf xx +− →→ ≠ , o limite não existe e a função tem descontinuidade de salto em 3 =x . Essa função não possui assíntotas verticais pois 422)2(lim )(lim 22 −=−−=−= −− − → − → xxf xx 33lim )(lim 22 == ++ − → − → xx xf 7 Matemática II –2009.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno12@uol.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info 33lim )(lim 33 == −− →→ xx xf 2 1 12 1lim )(lim 233 = −− = ++ →→ xx xf xx Determinação das assíntotas horizontais e dos tipos de descontinuidade: − ∞=−− ∞=−= ∞−→∞−→ 2)2(lim )(lim xxf xx 01 12 1lim )(lim 2 = ∞+ = −− = ∞+→∞+→ xx xf xx A reta 0)f( =x é uma assíntota horizontal. 1.11 Teoremas Teorema do confronto: Sejam )f( x , )g( x e )h( x funções tais que )()()f( xgxhx ≤≤ para todo x num mesmo intervalo contendo um ponto a . Se Lxgxf axax == →→ )(lim )(lim , então Lxh ax = → )(lim . Teoremas fundamentais: 1 )sen(lim = → x x ax e x x x = + ∞→ 11lim b x b x x ln1lim 0 = − → 8 Matemática II –2006.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno@interjato.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info 2 - Derivadas Considere um carro se movendo de acordo com o gráfico abaixo, onde a posição, y, é medida em quilômetros e o tempo, x, é medido em horas: y=15 y=55 y=95 y=135 y=175 x=0 x=1 x=2 x=3 x=4 - A posição inicial do carro é o km 15; - A cada intervalo de 1 hora, o carro se desloca 40km. - Podemos encontrar a posição y em função do tempo x: y = y(x) = 15 + 40x Qual a taxa de variação do espaço percorrido por unidade de tempo? Ou ainda: qual a velocidade do carro? 134231201 =−=−=−=−=∆ x 401351759513555951555 =−=−=−=−=∆ y Para dois instantes quaisquer, digamos x=2 e x=5 teremos as posições correspondentes y=95 e y=215. Portanto, 325 =−=∆ x 12095215 =−=∆ y 40 3 120 == ∆ ∆ x y mede a taxa de variação do espaço percorrido por unidade de tempo ou ainda, a velocidade do carro. 2.1 - Taxa média de variação Seja y uma função definida num conjunto D e x1 e x2 dois pontos de D. Quando a variável x passa do valor x1 para o valor x2 sofrendo uma variação ∆x = x2 – x1, o correspondente valor da função passa de f(x1) para o valor f(x2) sofrendo, portanto, uma variação ∆y = f(x2) - f(x1). 1 Matemática II –2006.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno@interjato.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info ∆x = x2 – x1 ∆y = f(x2) - f(x1) O quociente 12 12 )()( xx xfxf x y − − = ∆ ∆ recebe o nome de taxa média de variação da função y = f(x) quando x passa do valor x1 para o valor x2. Exemplo: 1) Seja f(x) = 3x+1, com x real. Calcule a taxa de variação média de f(x) em relação a x no intervalo: (a) [3, 5] (b) [3, 3,1] (c) [3, 3,01] (d) [3, 3,001] Exemplo: 2) Seja f(x) = x2+1, com x real. Calcule a taxa de variação média de f(x) em relação a x no intervalo: (a) [1, 2] (b) [1, 1,1] (c) [1, 1,01] (d) [1, 1,001] Exemplo: 3) Seja f(x) = x2+3x+1, com x real. Calcule a taxa de variação média de f(x) em relação a x no intervalo: (a) [2, 4] (b) [2, 2,1] (c) [2, 2,01] (d) [2, 2,001] Exemplo: 4) Seja f(x) = x3+1, com x real. Calcule a taxa de variação média de f(x) em relação a x no intervalo: (a) [-1, 5] (b) [-1, -1,1] (c) [-1, -1,01] (d) [-1, -1,001] 2.2 - Derivada de uma função num ponto A taxa de variação instantânea do espaço percorrido é a velocidade instantânea, dada por: ∆x = x – x1 x = x1 + ∆x ∆y = f(x) - f(x1) = f(x1 + ∆x) – f(x1) x xfxxf x y xx ∆ −∆+ = ∆ ∆ →∆→∆ )()( limlim 11 00 O limite, x xfxxf x y xx ∆ −∆+ = ∆ ∆ →∆→∆ )()( limlim 11 00 quando existe, recebe o nome de derivada da função f no ponto x1 . Exemplo: 5) Seja f(x) = 3x+1, com x real. Calcule a taxa devariação instantânea de f(x) em relação a x no ponto: (a) x = -1 (b) x = 1 (c) x = - 3 (d) x = 3 Exemplo: 6) Seja f(x) = 3x+1, com x real. Calcule a taxa de variação instantânea de f(x) em relação a x no ponto: (a) x = -1 (b) x = 1 (c) x = - 3 (d) x = 3 Exemplo: 7) Seja f(x) = x2+3x+1, com x real. Calcule a taxa de variação instantânea de f(x) em relação a x no ponto: (a) x = -1 (b) x = 1 (c) x = - 3 (d) x = 3 2 Matemática II –2006.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno@interjato.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info Exemplo: 8) Seja f(x) = x3+1, com x real. Calcule a taxa de variação instantânea de f(x) em relação a x no ponto: (a) x = -1 (b) x = 1 (c) x = - 3 (d) x = 3 Exemplo: 9) Seja f(x) = x2+1, com x real. Calcule a taxa de variação instantânea de f(x) em relação a x num ponto genérico. Exemplo: 10) Seja f(x) = x3+1, com x real. Calcule a taxa de variação instantânea de f(x) em relação a x num ponto genérico. 2.3 - Função derivada Seja f uma função derivável em todo ponto x de um intervalo aberto I. A função definida por x xfxxf x yxf xx ∆ −∆+ = ∆ ∆ = →∆→∆ )()(limlim)´( 00 é chamada de derivada da função f no ponto x 2.3.1 – Interpretação geométrica Notações para a função derivada x xfxxf x yxfyD dx dyy xxx ∆ −∆+ = ∆ ∆ ==== →∆→∆ )()(limlim)´(´ 00 Regras de derivação Função simples Derivada (1) f(x) = k f´(x) = 0 kxf =)( kxxf =∆+ )( 0)()( =−∆+ xfxxf 3 Matemática II –2006.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno@interjato.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info 0)()( = ∆ −∆+ x xfxxf 0)´(00lim)()(lim 00 =⇒==∆ −∆+ ∆∆ xfx xfxxf xx (2) f(x) = x f´(x) = 1 xxf =)( xxxxf ∆+=∆+ )( xxxxxfxxf ∆=−∆+=−∆+ )()( 1)()( = ∆ ∆ = ∆ −∆+ x x x xfxxf 1)´(11lim)()(lim 00 =⇒==∆ −∆+ ∆∆ xfx xfxxf xx (3) f(x) = x2 f´(x) = 2x 2)( xxf = 222 2)()( xxxxxxxxf ∆+∆+=∆+=∆+ )2(22)()( 2222 xxxxxxxxxxxxfxxf ∆+∆=∆+∆=−∆+∆+=−∆+ xx x xxx x xfxxf ∆+= ∆ ∆+∆ = ∆ −∆+ 2)2()()( xxfxxx x xfxxf xx 2)´(2)2(lim )()(lim 00 =⇒=∆+=∆ −∆+ ∆∆ (4) f(x) = x3 f´(x) = 3x2 3)( xxf = 32233 33)()( xxxxxxxxxxf ∆+∆+∆+=∆+=∆+ 32233223 3333)()( xxxxxxxxxxxxxfxxf ∆+∆+∆=−∆+∆+∆+=−∆+ )33()()( 22 xxxxxxfxxf ∆+∆+∆=−∆+ 22 22 33)33()()( xxxx x xxxxx x xfxxf ∆+∆+= ∆ ∆+∆+∆ = ∆ −∆+ xxfxxxxx x xfxxf xx 2)´(3)33(lim )()(lim 22200 =⇒=∆+∆+=∆ −∆+ ∆∆ (5) f(x) = xn f´(x) = n xn-1 4 Matemática II –2006.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno@interjato.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info (5) f(x) = xα f´(x) = α xα-1 (6) f(x) = ex f´(x) = ex (7) f(x) = ln x f´(x) = x 1 (8) f(x) = ax f´(x) = ax lna (9) f(x) = sen x f´(x) = cos x (10) f(x) = cos x f´(x) = - sen x (11) f(x) = tg x f´(x) = sec2 x Exemplo: 11) Calcular a função derivada de (a) y = 3 (b) y = x (c) y = x2 + 1 (d) y = x3 (e) y = x4 – 5x3 + 1 (f) y = x5 + 3x4 – 4x3 (g) y = x6 (h) y = x7- x5 - 7x3 – 4x (i) y = x8 (j) y = x200 (k) y = x0,3 (l) y = x1000 Exemplo: 12) Calcule a derivada das seguintes funções nos pontos sugeridos: 1. f(x) = |x| para x = 0 e x = 2 2. >+ ≤+ = 3 para ,5 3 para ,2 )( xx xx xf nos pontos x = 0, x = 3 e x = 6 Se uma função é contínua em um ponto, isso não implica dizer que ela tem derivada nesse ponto. Se uma função tem derivada em um ponto, isso implica em dizer que a função é contínua nesse ponto. Função composta Derivada (12) f(x) = u(x) + v(x) f´(x) = u´(x) + v´(x) (13) f(x) = u(x) − v(x) f´(x) = u´(x) − v´(x) 5 Matemática II –2006.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno@interjato.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info (14) f(x) = u(x) . v(x) f´(x) = u´(x) v(x) + u(x) v´(x) (15) f(x) = k . u(x) f´(x) = k . u´(x) (16) f(x) = )( )( xv xu f´(x) = 2)( )´().()().´( xv xvxuxvxu − Exercícios: 1) Calcular a derivada de cada uma das funções seguintes, nos pontos indicados. (1) f(x) = 5, x = 4 (2) f(x) = x 1 , x = -2 (3) f(x) = 2x + 5, x = -3 (4) f(x) = 1 - x2, x = 0 (5) f(x) = x2 + 4, x = 2 1 (6) f(x) = 3x2 + 10x - 5, x = 4 (7) Seja 0, 1)( ≠= x x xf , com x real. Ache a taxa de variação instantânea de y em relação a x para: (a) x1 = 1 (b) x1 = -1 (8) Seja 0, 1)( 2 ≠= xx xf , com x real. Ache a taxa de variação instantânea de y em relação a x num ponto genérico. (9) Dada a função 23)( 2 ++= xxxf , com x real. (a) Ache a inclinação da reta tangente a curva (ao gráfico) num ponto genérico. (b) Use o resultado da parte (a) para achar a inclinação da reta tangente a curva no ponto (2, 12). (10) Dada a função 0, 1)( 2 ≠= xx xf , com x real. (a) Ache a inclinação da reta tangente a curva (ao gráfico) num ponto (1, 1). (b) Achar a inclinação da reta tangente a curva num ponto genérico. (11) Dada a função 23)( 2 ++= xxxf , com x real, ache a equação da reta tangente a curva (ao gráfico) no ponto (1, 6). (12) Ache a derivada em relação a x da função 2)( 3 +−= xxxf . 6 Matemática II –2006.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno@interjato.com.br damasceno12@hotmail.com http://www.damasceno.info www.damasceno.info damasceno.info (13) Ache a derivada em relação a x da função ))(()( 33 xxxxxf +−= . (14) Ache a derivada em relação a x da função 1,0)( 3 3 −≠ + − = x xx xxxf . (15) Ache a derivada em relação a x da função xxxf −= 3)( . (16) Ache a derivada em relação a x da função xx xf + = 3 1)( . Exercícios: 2) Calcular a derivada de cada uma das funções seguintes. (1) f(x) = 5 (2) f(x) = 2x + 5 (3) f(x) = x2 + 4 (4) f(x) = 1 - x2 (5) f(x) = 3x2 + 10x – 5 (6) f(x) = 5x7 – 8x5 + 3x2 + 10x – 5 (7) f(x) = (10x – 5)(2x – 5) (8) f(x) = (3x2 + 10x – 5)( x2 + 4) (9) f(x) = (x5 – 5)( x4 + 4) (10) f(x) = (x7 – 3x5 + 3x2 – 10x – 5)( x6 – 5x5 + 3x4 – x2 + 4) (11) f(x) = x 1 (12) f(x) = 1 1 − − x x (13) f(x) = 1 1 2 2 + − x x (14) f(x) = 1 1 2 2 −− ++ xx xx (15) f(x) = x5 - 3x4 + 6x3 - 8x2 + 10x – 3 (16) f(x) = 5 ex + 2 e-x (17) f(x) = 2 ln x + 5x – 3 (18) f(x) = 5 sen x - 4 cos x (19) f(x) = sen x cos x (20) f(x) = x x cos sen (21) f(x) = ex sen x ln x cos x (22) f(x) = xx xe x cosln sen 7 Matemática II –2006.2 Prof.: Luiz Gonzaga Damasceno E-mails: damasceno1204@yahoo.com.br damasceno@interjato.com.br damasceno12@hotmail.com
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