Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Fundac¸a˜o Centro de Cieˆncias e Educac¸a˜o Superior a Distaˆncia do Estado do Rio de Janeiro Centro de Educac¸a˜o Superior a Distaˆncia do Estado do Rio de Janeiro AP2 – Gabarito – Me´todos Determin´ısticos II Questa˜o 1: (3,0pts) Para a seguinte func¸a˜o f(x) = x (x+1)2 fac¸a o seguinte: a) Calcule o dom´ınio e a imagem de f(x); b) Calcule as ass´ıntotas; c) Calcule e estude o sinal de f ′(x); d) Calcule e estude o sinal de f ′′(x); e) Fac¸a um esboc¸o do gra´fico de f(x); Soluc¸a˜o: a) (0,4 dom´ınio e 0,1 pela imagem) Como a func¸a˜o e´ uma raza˜o entre polinoˆmios, esta func¸a˜o estara´ bem definida desde que o denominador (x+1)2 seja diferente de zero, isto e´, x 6= −1. Portanto, D(f) = {x ∈ R : x 6= −1}, ja´ a imagem e´ {y ∈ R : y ≤ 1 4 } . b) (cada limite vale 0,1pt se acertar apenas um limite ganha 0,2pt) Vamos calcular os limites para determinar se o ponto x = −1 e´ uma ass´ıntotas lim x→−1+ f(x) = lim x→0+ x (x+ 1)2 = −∞ lim x→−1− f(x) = lim x→0− x (x+ 1)2 = −∞, Observe que, nos dois limites acima, quando x→ −1 o denominador vai para −1 e o denominador vai para 0 com valores positivos. lim x→−∞ f(x)) = lim x→−∞ x (x+ 1)2 = 0 lim x→+∞ f(x) = lim x→+∞ x (x+ 1)2 = 0. Ambos os limites va˜o para zero, pois uma funca˜o do 2a grau sempre cresce mais ra´pido que uma do 1a grau. No entanto, o limite x → −∞ se aproxima de 0 com valores negativos e em x → +∞ o limite se aproxima de 0 com valores positivos. Com tudo isso, conclu´ımos que a reta y = 0 e´ uma reta ass´ıntota horizontal e x = −1 e´ uma ass´ıntota vertical. c) (calculou correto ganha 0,5pt, fez a ana´lise do sinal correto 0,5pt) Vamos calcular f ′(x) = ( x (x+ 1)2 )′ = 1 · (x+ 1)2 − x · 2(x+ 1) (x+ 1)4 = x+ 1− 2x (x+ 1)3 = 1− x (x+ 1)3 . Vamos fazer a ana´lise do sinal da f ′(x). Portanto, a nossa func¸a˜o e´ crescente de (−1, 1), e no restante ela sempre e´ decrescente. Vitor Bercot Texto digitado 2014.1 Me´todos Determin´ısticos 2 AP2 2 d) (derivou corretamente ganha 0,5pt a ana´lise do sinal na˜o e´ pontuada) Vamos calcular a segunda derivada f ′′(x) = −1 · (x+ 1)3 − (1− x) · 3(x+ 1)2 (x+ 1)6 = −x− 1− 3 + 3x (x+ 1)4 = 2x− 4 (x+ 1)4 . Observe que o sinal da 2a derivada depende apenas do sinal do numerador 2x − 4, uma vez que o denominador e´ (x+ 1)4 > 0 para todo x ∈ D(f). Logo f ′′(x) > 0 se x > 2 e f ′′(x) < 0 se x < 2. Disso, segue que a concavidade da f(x) tem boca voltada para cima se x > 2 e boca voltada para baixo se x < 2. e) (vale 0,6pt assim distribu´ıdos: desenhou a ass´ıntota 0,1pt, a parte a` esquerda 0,2pt e 0,3pt a parte da direita do gra´fico) Para fazer o esboc¸o do gra´fico comece marcando as retas y = 0 e x = −1 (veja gra´fico 1). Para fazer a porc¸a˜o direita do gra´fico, veja que f se aproxima de -1 pela direita indo para menos infinito. Ale´m disso, a func¸a˜o e´ crescente ate´ 1 e depois se torna decrescente. Ale´m disso, ela se aproxima de zero com valores positivos quando x→ +∞. Levando em considerac¸a˜o a informac¸a˜o que a boca da func¸a˜o e´ para baixo ate´ ate´ x = 2 e depois de x = 2 e´ para cima temos os elementos para fazer o esboc¸o 2. Para terminar o esboc¸o do gra´fico, veja que no intervalo (−∞,−1) a func¸a˜o e´ decrescente, com boca voltada para baixo, ale´m de que quando x→ −∞ a func¸a˜o se aproxima de 0 com valores negativos e, para x→ −1−, a func¸a˜o vai para menos infinito, isso e´ suficiente para desenharmos gra´fico 3. Figura 1: As Ass´ıntotas Figura 2: parte a` direita Figura 3: f(x) = x (x+1)2 Questa˜o 2: (2,0pts) A receita R para uma quantidade q vendida, 0 ≤ q ≤ 30, e´ dada por R(q) = −q3 + 30q2. Determine: i) Os intervalos de crescimento e de decrescimento da receita. ii) Os pontos de ma´xima e de m´ınima receita e os valores ma´ximo e m´ınimo dessa receita. Soluc¸a˜o: i) (vale 1,0pt) Para determinar os intervalos de crescimento e de decrescimento de R(q) vamos derivar e fazer o estudo do sinal de R′(q). Enta˜o, R′(q) = −3q2 + 60q = −3q(q − 20) que e´ uma para´bola com ra´ızes 0 e 20 e com a boca voltada para baixo. Logo, R(q) e´ crescente se 0 ≤ x ≤ 20 e decrescente se 20 < x ≤ 30. ii) (vale 1,0pt) Para determinarmos os valores de receita ma´xima e m´ınima precisamos calcular a func¸a˜o nos pontos cr´ıticos e o valor da func¸a˜o nos extemos. Enta˜o, R(0) = 0, R(20) = 4000, 00 e R(30) = 0. Portanto, R tem receita ma´xima em q = 20 e o valor da receita e´ 4000, 00, e a receita m´ınima em q = 0 e q = 30 e nesse valor a receita e´ 0. Fundac¸a˜o CECIERJ Conso´rcio CEDERJ Me´todos Determin´ısticos 2 AP2 3 Questa˜o 3: (2,5pts) Calcule as seguintes integrais. a) ∫ (1− 3x)4 dx b) ∫ x11 + 1 x4 + 3 √ x dx c) ∫ x3ex dx Soluc¸a˜o: a) (vale 0,5pt) Chamando u = 1− 3x⇒ du = −3dx, enta˜o∫ (1− 3x)4 dx = ∫ −u 4 3 du = −3 5 u5 +K = −(1− 3x) 5 15 +K b) (vale 1,0pt) ∫ x11 + 1 x4 + 3 √ x dx = ∫ x11 + x−4 + x 1 3 dx = x12 12 + 3x4/3 4 − 1 3x3 +K. c) (vale 1,0pt) Essa integral se faz por partes. Seja u = x3 ⇒ du = 3x2 dx e dv = ex dx⇒ v = ex, logo ∫ x2e−x dx = x3ex − ∫ 3x2ex dx . Precisamos aplicar a integrac¸a˜o por partes mais uma vez, seja u = 3x2 ⇒ du = 6x dx e dv = ex dx⇒ v = ex,∫ x2e−x dx = x3ex − ∫ 3x2ex dx = x3ex − (3x2ex − ∫ 6xex dx) Aplicando mais uma vez, u = 6x⇒ du = 6 dx e dv = ex dx⇒ v = 6 e temos∫ x2e−x dx = x3ex−3x2ex+ ∫ 6xex dx = x3ex−3x2ex+6xex− ∫ 6ex dx = ex ( x3 − 3x2 + 6x− 6)+K. Questa˜o 4 (2,5pts) Considere a regia˜o limitada por y = (x2− 1)(x− 3) e a reta do eixo dos x e no itervalo [−1, 3]. Fac¸a um esboc¸o do gra´fico e calcule a a´rea dessa regia˜o. Soluc¸a˜o: (Viu que era uma equac¸a˜o do 3a grau e que tem ra´ızes −1, 1 e 3 (1,0pt), montou a integral corretamente (1,0pt) integrou e achou o resultado correto 0,5pt) Como y = (x2− 1)(x− 3) e´ uma equac¸a˜o de 3a-grau com ra´ızes −1, 1 e 3. Logo o esboc¸o de y e´ Fundac¸a˜o CECIERJ Conso´rcio CEDERJ Me´todos Determin´ısticos 2 AP2 4 Figura 4: Esboc¸o da regia˜o entre y = (x2 − 1)(x− 3) Enta˜o, para calcularmos a integral devemos integrar de ∫ 1 −1 (x 2 − 1)(x− 3) dx e depois subtrair∫ 3 1 (x2 − 1)(x− 3) dx. ∫ 1 −1 (x2 − 1)(x− 3) dx− ∫ 3 1 (x2 − 1)(x− 3) dx = ∫ 1 −1 x3 − 3x2 − x+ 3 dx− ∫ 3 1 x3 − 3x2 − x+ 3 dx = 4− (−4) = 8 u2. Fundac¸a˜o CECIERJ Conso´rcio CEDERJ
Compartilhar