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1 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DAPARAÍBA. COORDENAÇÃO DE MATEMÁTICA E ESTATÍSTICA - CAMPUS JOÃO PESSOA Curso: Engenharia Elétrica Disciplina: Cálculo Diferencial e Integral I Aluno(a): Matrícula: Professora: Kalina Aires / Juarez Aires 2ª Lista de Exercícios (Derivadas): 1) Calcule a derivada de cada função: a) y = 32x4x6 1 b) y =15 – x + 4x 2 – 5x4 c) y = 3x2+ 3 4x d) y = x 4– 4 3x e) ax ax y f) y= )2x).(1x3( 22 g) y = 2x2 3x 2 h) y = 2x 1 2 i) y = 2x 1x2 3 j) 5 64 x x2x6x2 y k) 3 2 2 x x3x y l) y = x 2 (3x 4 – 7x + 2) m) )2/1(x2y n) 3 x 8 y o) 1x 4x3 y 2 p) 4x3 x y 2 2)Encontre )3(g , dado que 2)3(f e 4)3(f . a) )x(f5x3)x(g 2 b) )x(f 1x2 )x(g 3) Nos itens (a)-(d), F(x) é dada em termos de f(x) e de g(x). Encontre )2(F , sabendo que f(2) = -1, 4)2(f , g(2) =1 e 5)2(g . a) )x(g2)x(f5)x(F c) )x(g).x(f)x(F b) )x(g3)x(f)x(F d) )x(g/)x(f)x(F 4) Encontre a derivada de cada função: a) 43])2x3(1[)x(f b) 1t 1t )t(h c) 4x3x 5x4 )x(g 2 d) x99)x(t e) 35 22 xx)x(f f) x2xxx)x(f g) 3 35 1x4x)x(f h) |x|)x(f i) 5)7x8()x(g j) 42 )1x( x )x(f k) 1x 1 y l) 6 2 2 z 1 z)z(g 2 m) 3 2 2 1x 1x y n) 1r r y 2 o) 2 2 x2 x22 )x(f p) 4t t )t(f 2 5) Dadas as funções Axx)x(f 2 e Bx)x(g ,determine A e B de tal forma que 2x)x(g)x(f x21)x(g)x(f . 6) Nos itens a seguir, (I) trace o gráfico de f, (II) determine quando f é contínua no número a, (III) determine quando f é diferenciável em a, pelo cálculo de )a(f e )a(f . a) 0a; 0 xse , 1x3x23 0xse ,1x )x(f 2 3 b) 4a; 4 xse , x-4 4xse , x4 )x(f 2 c) 2a; 2 xse , 6x 2x se ,x34 )x(f 2 d) 1a; 1 xse , 32x 1x se ,x2 )x(f 2 7) Determine a derivada da função y=f(x) em cada caso: a) )x5(sen)x(f 2 b) )x4(tg)x(f c) x 1 sen.x)x(f d) x2seccos)x(f e) )senx(tg)x(f 2 f) x1 x sen)x(f g) )2x(sen)x(f 2 h) xcosxx)x(f 2 i) x xcos1 )x(f j) senx1 xcos )x(f k) 1xtg1x)x(f 22 l) 2xcossenx)x(f m) )x(sen)x(tg )xsec(1 )x(f n) )x3(cos)x(f 5 o) senxxsen)x(f p) x83cos)x(f 2 q) tgx 1 xcos 4 )x(f r) 42 )1x( x )x(f s) 3 3 27x8)x(f t) )2x(sen)x(f 2 u) )x2xcot()x(f 3 v) )x3(cos)x3cos()x(f 22 w) 1x4sec)x(f x) )z5cot(z)z(k 2 y) )x3(csc4)x(f 2 z) )x(sec)x(tg)x(f 32 )xacos()x(f) 33 xcosa)x(f) 33 )x(costg)x(f) 3 8)Supondo que a equação define uma função y de x diferenciável, utilize diferenciação implícita para determinar dx dy . a) 6xyyx 22 b) 1yxyx 33 c) 1x 1x y2 d) tgyx e) 07y4yx2x5 3223 f) y 1y 1x g) )y2x(senxy2 h) 1yx)y3(sen2 i) )ycos(xy2 j) 1ysenyx 22 9) Calcule a derivada das seguintes funções: a) )x3(sen)x(f 1 b) )x5sec(arcx)x(f 2 c) )5x(tg)x(f 1 d) xarcsen)x(f e) )x7(cos)x(f 1 f) )x(arctgx)x(f 22 g) xcosxcos)xcos()x(f 111 h) 1xsecarc)x(f 2 i) xsecarcx)x(f 10) Determine )x(f para cada f(x) dada: a) 1x2x3ln)x(f 2 b) x23ln)x(f c) xlnxln)x(f d) 2x3e)x(f e) 1xe)x(f f) xx1 e1e)x(f g) gxcotex)x(f h) 4x35)x(f i) 10xx 1010)x(f j) 3x2 4x6 log3)x(f 5 k) 52 2x3log)x(f l) xe ex)x(f m) xx)x(f n) 2x4x)x(f o) x7)x(f p) 2x28)x(f q) )1x3xlog()x(f 24 r) x/12 10.)1x()x(f s) )xlog(ln)x(f t) x)1x()x(f u) tgxx)x(f v) ee)x(f w) )x( 2x)x(f 11) Calcule os limites a seguir, utilizando a regra de L’Hôpital : a) 5x 25x 21x lim 2 b) 2x 6x7x5 2x5x2 lim 2 2 c) 0x x)x(tg x)x(sen lim d) 0x 3x )x(senx lim e) 2 x xcos senx1 lim 2 f) 0x x x1x1 lim g) 0x senx )x2cos(1 lim h) 0x )x(sen )x(sen lim 2 2 i) 0x x tgx lim j) 0x 2x senxxcossenx lim k) 3x )3x(sen 3x lim l) 0x )x(arcsen )x2(arcsen lim m) 0x xsenx arctgxx lim n) 0x arcsenx 11x lim 2 o) xln e lim x3 x p) 2 x 0x x e1x lim 4 q) x2senln senxln lim 0x r) xsenx senx2ee lim xx 0x s) xlnx xlnx lim x t) xlnx 4x5x lim 2/3 x u) 2x3 x3 x xe xlne2 lim v) x x x e1 e lim w) x x3arcsen lim 0x x) xarctg x2 lim 0x 12) a) Encontre uma equação para a tangente à curva 1x4xy 3 no ponto P(2,1). b) Encontre equações para as tangentes à curva nos pontos onde o coeficiente angular é 8. 13)Determinea equação da reta tangente à curva em P, em cada caso: a) 01yyxx2 323 ; P(2, –3) c) )2/,1(P;2senyxy2 b) 2senyyx2 ; )2,1(P d) )0,1(P;)yx(sen2y 14) Mostre que o ponto (2,4) está na curva 0xy9yx 33 . Em seguida, encontre a tangente e a normal à curva nesse ponto. 15) Determine: a)os pontos da curva 5x9x3xy 23 nos quais a tangente é horizontal. b)as constantes a, b e c, sabendo que a curva cbxaxy 2 passa pelo ponto (–1,0) e é tangente à reta y = x na origem. c)as constantes a, b e c, sabendo que as curvas baxxy 2 e cxy 3 têm a mesma tangente no ponto (1,2). 16)a)Encontre uma equação para a reta tangente ao gráfico de tgxy no ponto 1, 4 . b)Encontre uma equação para a reta tangente ao gráfico de arctgxy no ponto 4 ,1 . 17) Uma partícula se move de modo que, no instante t, a distância percorrida é dada por t3tt 3 1 )t(s 23 . (a) Encontre as expressões que fornecem a velocidade e a aceleração da partícula. (b) Em que instante a velocidade é zero? (c) Em que instante a aceleração é zero? 18)Seja )t(fs a posição de um corpo que se desloca em um eixo coordenado , com s em metros e t em segundos. i)Determine o deslocamento do corpo e a velocidade média para o intervalo dado; ii)Determine o módulo da velocidade e a aceleração nas extremidades do intervalo. a) 2t0,2t3t)t(s 2 b) 3t0,t3t3t)t(s 23 5 x y 1-1 19)Um corpo em uma mola vibra horizontalmente sobre uma superfícia lisa. Sua equação de movimento é sent.8)t(x , onde t está em segundos e x, em centímetros. a)Encontre a velocidade e aceleração no instante t; b)Encontre a posição, velocidade e aceleração do corpo no instante 3/2t . 20) Um capacitor (ou condensador) de um circuito elétrico é um aparelho para armazenar carga elétrica. Se a quantidade de carga num dado capacitor no instante t (em minutos), é )2t5t3(Q 2 coulombs, determine a corrente dt dQ I no circuito quando: a) t = 5 min ; b) a quantidade de carga for 44 coulombs. 21)Use a derivação implícita para encontrar uma equação da reta tangente à curva no ponto dado: a)Cardioide b) Lemniscata )2/1,0(P;)xy2x2(yx 22222 )1,3(P;)yx(25)yx(2 22222 22) Determine o gráfico da reta normal ao gráfico de )3xln(y em x = 4. Esboce o gráfico dessa função e da referida normal. 23) Determine a reta tangente à curva 1xey em 1x e esboce a função e a referida reta tangente. 24) Ache a equação da tangente ao gráfico de xlnxy perpendicular à reta de equação 5y6x2 . 25) Ache a equação da tangente ao gráfico de xexy paralela à reta de equação 7y2x6 . 26) Determine a equação da reta normal ao gráfico da função )1xln(y , paralela à reta 5y2x . Esboce o gráfico da função e da referida normal. 27) Use o gráfico da função f para estimar aonde : I) f é zero, positiva e negativa II) f é zero, positiva e negativa a) y = f(x) b) y = f(x) 6 x y x y 28) Use o gráfico de f para estimar os intervalos nos quais a função f é: I) crescente II)decrescente III)Estime onde f apresenta extremos locais. a) )x(fy b) )x(fy 29) Deve-se construir um campo de futebol com a forma de um retângulo mais uma região semicircular em duas extremidades, conforme a figura. O perímetro da região deve ser uma pista de 440 m. Determine as dimensões da região para que a parte retangular tenha área máxima. 30) Determine as dimensões do retângulo de maior área que pode ser inscrito num triângulo de 18 cm de base e 6 cm de altura respectiva, com um lado do retângulo contido na base do triângulo. 31) Determine o ponto da curva xy mais próximo do ponto A(3,0). 32) Calcule o volume máximo de um cilindro circular reto inscrito numa esfera de raio de medida 10 cm. 33) Um fazendeiro precisa construir dois currais lado a lado, com uma cerca comum, conforme mostra a figura. Se cada curral deve ter uma certa área A, qual o comprimento mínimo que a cerca deve ter ? 34) Um fabricante precisa produzir caixas de papelão, com tampa, tendo na base um retângulo com comprimento igual ao triplo da largura. Calcule as dimensões que permitem a máxima economia de papelão para produzir caixas de volume de 36 .m2 35) Um agricultor deseja construir um reservatório cilíndrico, fechado em cima, com capacidade de 6280 m 3 . Sabendo que o preço da chapa de aço é de R$ 50,00 o metro quadrado, determine: a) suas dimensões de forma que o custo seja mínimo b) o custo mínimo. 36) Um fazendeiro precisa construir um galinheiro de forma retangular utilizando-se de uma tela de 16 metros de comprimento. Sabendo que o fazendeiro vai usar um muro como fundo do galinheiro, determine as dimensões do mesmo para que sua área seja máxima. y y y x x 7 37) A janela de uma casa tem a forma da figura ao lado: um retângulo sobreposto por um semicírculo. Sabendo que o perímetro da janela é de 714 cm, calcule as dimensões x e y que permitem uma maior entrada de luz. 38) Um fazendeiro deseja construir um depósito em forma de prisma reto de base quadrada, aberto em cima e com capacidade de 64 m 3 . Determine suas dimensões a e b de modo que o material necessário para construí-lo seja mínimo. 39) Um edifício de um andar tendo uma área retangular de 13200 m 2 será construído, onde necessita-se de um espaço livre de 22 m na frente e atrás, e 15 m em cada lado. Encontre as dimensões do lote que tenha a área mínima na qual pode ser construído este edifício. 40) Num canteiro semicircular, cujo raio tem 4 m de comprimento, são reservados, de acordo com a figura, dois canteiros, semicirculares, destinados ao cultivo de flores, sendo para grama a parte restante. a)Mostre que a área ocupada pela grama é 2RR4 m 2 . b)Investigue quais as medidas que deverão ter os raios dos canteiros das flores para que seja máxima a área ocupada pela grama. 41) 300 metros de gradeado vão ser usados para construir seis jaulas para um zoológico, conforme a figura. Determine as dimensões que maximizam a área cercada. 42) Deve-se construir um tanque para armazenamento de gás propano em forma de cilindro circular reto com dois hemisférios nas extremidades. O custo do metro quadrado dos hemisférios é o dobro do custo da parte cilíndrica. Se o volume do tanque deve ser de 10 m 3 , que dimensões minimizarão o custo da construção? 43)Umabateria de voltagem fixa V e resistência interna fixa r está ligada a um circuito de resistência variável R (veja a figura). Pela lei de Ohm, a corrente I no circuito é )rR( V I . Se a força resultante é dada por RIP 2 , mostre que a força máxima ocorre se R = r. y x x x y 8 44) A potência P de uma bateria de automóvel é dada por rIVIP 2 , para uma voltagem V, corrente I e resistência interna r de bateria. Que corrente corresponde à potência máxima? 45) Considerando as funções dadas, pede-se; I)Determinar o domínio e as raízes de f; II) Determinar as assíntotas horizontais e verticais, se existirem; III)Determinar os intervalos de crescimento e decrescimento de f e seus extremos locais; IV)Analisar a concavidade do gráfico de f e investigar seus possíveis pontos de inflexão; V)Calcular )x(flim x e )x(flim x ; VI)Esboçar o gráfico de f e investigar a existência de extremos globais. a) x6x2)x(f 3 b) 45 x2xy c) 34 x2xy d) x2x3)x(f 32 e) 312x1)x(f f) x1x)x(f g) )x4(xy 22 h) 24 x2xy i) 1x x )x(f j) 9x 1 )x(f 2 k) 3x x )x(f 2 2 l) 9x x )x(f 2 m) 4x 8x3 )x(f 2 2 n) 1x x2x )x(f 2 2 Respostas: 1) a) dx dy 3 5 2 x 3 8 x6 b) dx dy –20x3 + 8x –1 c) dx dy 3 1 x 3 4 x6 d) 4 3 x.4 3 x4y e) dx dy 2)ax( a2 f) x10x12 dx dy 3 g) dx dy 2 2 )1x(2 3x2x h) dx dy 22 )2x( x2 i) dx dy 2 23 )2x( 1x12x4 j) dx dy 5 53 x x2x68 k) dx dy 3 2x3 3x4 l) dx dy 18x 5 –21x2 +4x m) 2y n) 3/4x3/2y o) 22 2 )1x( 3x8x3 y p) 2 2 )4x3( x8x3 y 2)a) -2 b) -8 3) a)10 b)19 c)9 d) -1 4) a) 332 ])2x3(1[)2x3(36)x(f b) 1t1t 1 )t(h 2 c) 32 4x3x2 17x2 )x(g d) x99x94 1 )x(t e) 3x5x x2x2 )x(f 22 3 f) 2 4x3x4 )x(f g) 3 235 24 )1x4x(3 x12x5 dx df h) |x| x )x(f i) 6 x )7x8(40)x(gD j) 52 2 x )1x( 1x7 )x(fD k) 2)1x( 1 y l) 3 5 2 2 z z 1 z z 1 z12)z(gD m) 42 22 x )1x( )1x(x12 )x(fD 9 x y x y x y n) 2/32 1r dx df o) 32 2 )x2( )3x(x2 dx df p) 2/32 2 )4t.(t2 t4 dx df 5) A=B=1/2. 6) a) II) f é contínua em 0 III) 3)0(f,3)0(f IV) f é diferenciável em 0 e 3)0(f . b) II) f é contínua em 4 III) 0)4(f,)4(f IV) f é não é diferenciável em 4. c) II) f é contínua em 2 III) 4)2(f,3)2(f IV) f não é diferenciável em 2 d) II) f é contínua em -1 III) 2)1(f,2)1(f IV) f é diferenciável em -1. Gráficos: a) b) c) d) 7) a) )x5(sen).x5cos(10)x(f b) )x4(sec4)x(f 2 c) x 1 cos. x 1 x 1 sen)x(f d) )x2(gcot)x2(seccos)x(f e) xcos)senx(sec)senx(tg2)x(f 2 f) x1 x cos. )x1( 1 y 2 g) )2xcos()2x(sen2y h) senxxxcosx21y 2 i) 2x 1xcosxsenx y j) senx1 1 y k) 1x 1xtgx 1xsecxy 2 2 22 l) x2cos2y m) )x(gcot)xcsc(y n) )x3(cos)x3(sen15y 4 o) senx2 xcos x2 xcos )x(f p) x83 x83cosx83sen8 y q) xseccosxsectgx4y 2 r) 52 2 )1x( 1x7 y s) 3 2 32 )27x8(x8y t) )2xcos(x2y 2 u) )x2x(csc)x32(y 322 v) x3xsen3cos6)x3(xsen6y 2 w) 1x4 1x4tg1x4sec2 )x(f x) )x5(cscx5)x5cot(x2y 22 y) )x3(csc4 )x3cot()x3(csc3 y 2 2 z) )x(sec)x(tg3)x(sec)x(tg2y 335 )xa(senx3y) 332 xcossenx3y) 2 )x(cossecsenxy) 2 8) a) xy2x yxy2 dx dy 2 2 b) xy3 x3y dx dy 2 2 c) 2)1x(y 1 dx dy d) )y(cos dx dy 2 10 e) yx4y12 x15xy4 dx dy 22 22 f) )2y3(x 1 dx dy g) )y2xcos(2xy2 y)y2xcos( dx dy 2 h) 1)y3cos()y3(sen6 1 dx dy i) y2xseny ycos dx dy j) ycossenyy4 senyx4 dx dy 9) a) 2x91 3 )x(f b) 1x25 x )x5sec(xarc2)x(f 2 c) 2x25 5 )x(f d) x1x2 1 )x(f e) 2x491 7 )x(f f) )x(xarctg2 x1 x2 )x(f 2 4 3 g) 22 1 x1 1 tgx.xsec x )x(sen )x(f h) 2x)1x( x )x(f 22 i) 1xx2 1)xsec(arc1x )x(f 10) a) 1x2x3 1x32 2 b) 3x2 2 c) xln 1 1 x2 1 d) 2x3xe6 e) 1x2 e 1x f) x 2 x1 e x e g) xcscx1e 2gxcot h) 4x355ln3 i) xx9xx 1010101010ln10 j) 3x2 1 4x6 3 5ln 6 k) 10ln2x3 x30 2 l) x1e eex m) lnxx 1x n) 4xxlnx2x 2232x o) 7ln7x p) )8lnx2(8 1 2x q) 10ln)1x3x( x6x4 24 3 r) x/1 2 x/12 10)x2( x )10(ln10)1x( s) 10ln.xln.x 1 t) )1xln( 1x x )1x( x u) x tgx xlnxsecx 2tgx v) 0 w) 2x1x)xln21( 11) a) 1/40 b) 3/13 c) 21/ d) 1/6 e) ½ f) 1 g) 0 h) 1 i) 1 j) 0 k) 1 l) 2 m) 0 n) 0 o) p) 2/1 q)1 r)0 s) t) u) 2 v) 1 w) 3 x) 2 12) a) 4x3 dx dy 2 ; )2x(81y b) )2x(81y e )2x(81y 13) a) )2x( 23 36 3y b) )1x(22y c) x 2 y d) 2x2y 14) tangente: 5 12 x 5 4 y , normal: 2 13 x 4 5 y 15) a) (–1, 10) e (3, –22) b) a=1, b=1 e c=0 c) a=1, b=0 e c= –1 16) a) 1 2 x2y b) 42 1 x 2 1 y 17) a) 2t2)t(a;3t2t)t(v 2 b) t = 3 c) t = 1. 18)a) (i) s/m1v,m2S m 2s/m2)2(a)0(a,s/m1)2(v,s/m3)0(v)ii b)(i) 22 m s/m12)3(a,s/m6)0(a,s/m12)2(v,s/m3)0(v)iis/m3v,m9S 19) a) sent8)t(a,tcos.8)t(v b) 34,4,34 20)a) 35 ampéres b)23 ampéres 21)a) 2 1 xy b) 13 40 x 13 9 y 22) 4xy 23) xy 24) 02ln1yx3 25) 02)4ln(yx3 26) 02/14lny2x 27) a) I) Zero: em 1x , positiva: ),1(e)1,( , negativa: )1,1( b) I) Zero: em 2x,0x , positiva: ),2(e)0,2( , negativa: )2,0(,)2,( 28)a)I)Cresc.: 2,0e]2,( II) Decresc.: ),2[e]0,2[ III) Max.locais: em x= –2 e x =2 ; Mín.local:em x= 29) m 220 em110 30) 3cm e 9cm 31) 25,25 32) 3cm 33 4000 33) A34 34) 6m, 2m, 3m 35)a) r = 10 m , h = 20 m b) R$ 94.200,00 36) 4m, 8m 37) x = y = 100 cm 38) m22b,m24a 33 39) m11044,m11030 40)b) 2 m 41) x = 50 m , y = 37,5 m 42) m152H,m215R 33 44) r2 V I 11 x y x y x y x y x y x y 45)a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) m) n) Bibliografia: SWOKOWSKI, Earl W., Cálculo com Geometria Analítica – volume 1, Makron Books, São Paulo – SP LEITHOLD, Louis, O Cálculo com Geometria Analítica – volume 1, Harbra, São Paulo – SP. STEWART, James, Cálculo : volume 1-Cengage Learning, 2009, São Paulo-SP. MUNEM, Mustafa A., David J. Foulis, Cálculo – volume 1, Guanabara, Rio de Janeiro – RJ FINNEY, Ross L., Cálculo de George B. Thomas Jr., volume 1/Frank R. Giordano. Addison Wesley, 2002, São Paulo-SP. HOWARD, Anton;Bivens Irl; Davis, Stephen. Cálculo- 10 ed.-Bookman, 2014, Porto Alegre-RS. x y x y x y x y x y x y
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