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Última atualização: 2017.1 O conceito de Limite é o pilar do Cálculo Diferencial e Integral desenvolvido por Isaac Newton(1642-1727) e Gottfried Wilhelm Leibniz(1646-1716). A ferramenta básica usada no Cálculo Diferencial é a Derivada de uma função, que por sua vez, é baseada no conceito mais fundamental, o de Limites. Questão 1. Considere o gráfico da função f abaixo definida no domínio ℝ − {− 𝜋 2 , 𝜋 2 }. Analisando o gráfico de f, responda, justificando: (a) x 0 lim f x (f) x lim f x (k) 3 x 2 lim f x (p) x lim f x (u) f é contínua em x0 = 0? (b) x 2 lim f x (g) x lim f x (l) x lim f x (q) f (v) f é contínua em x0 = ? (c) x 2 lim f x (h) x 2 lim f x (m) x lim f x (r) f 0 (w) f é contínua em x0 = 3 2 ? (d) x 2 lim f x (i) 3 x 2 lim f x (n) x lim f x (s) f (x) f é contínua em x0 = ? (e) x lim f x (j) 3 x 2 lim f x (o) x lim f x (t) f 3 2 (y) x 2 lim f x ÁREA 1 - FACULDADE DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Cursos de Engenharia Disciplina: Cálculo Instrumental Professor(a): _______________________________ Data: ___ / ___ / ______ Estudante: ______________________________________________________ 1ª Lista de Exercícios Cálculo Instrumental – Limites _______________________________________________________________________________ 2 Questão 2. Esboce o gráfico das funções abaixo e determine x a lim f x , x a lim f x e, caso exista, x a lim f x : Obs.: Use o Winplot para visualizar os gráficos. 2x , x 1 (a) f x (a 1) 2x 1, x 1 x x 2 , x 0 (b) f x 2, x 0 (a 0) 2 , x 0 2 2 4x 12, x 2 (c) f x x , 2 x 1 (a 2) x 3, x 1 x 2 2 , x 0 1 x, 0 x 1 (d) f x (a 1) x 1, x 1 2 x, x 1 Questão 3. Considere as funções do exercício 2. Verifique se f é contínua em x = a. Justifique a sua resposta. Questão 4. Observe abaixo o gráfico da função f(x) e classifique em verdadeiro (V) ou falso (F). a) ( ) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→4 𝑓(𝑥) = +∞ b) ( ) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→−∞ 𝑓(𝑥) = −∞ c) ( ) 𝑙𝑖𝑚 𝑥→9 𝑓(𝑥) = −4 d) ( ) 𝑓(𝑥) é 𝑐𝑜𝑛𝑡í𝑛𝑢𝑎 𝑒𝑚 𝑥0 = −1 e) ( ) 𝑓(𝑥) 𝑛ã𝑜 é 𝑐𝑜𝑛𝑡í𝑛𝑢𝑎 𝑒𝑚 𝑥0 = 3 f) ( ) 𝑓(𝑥) é 𝑐𝑜𝑛𝑡í𝑛𝑢𝑎 𝑒𝑚 𝑥0 = 6. Questão 5. Esboce o gráfico de uma função f que satisfaça, simultaneamente, a todas às condições indicadas abaixo: A) 𝐷(𝑓) = ℝ; ∄ lim 𝑥→−1 𝑓(𝑥) 𝑓(𝑥) não é continua em x = 0 lim 𝑥→+∞ 𝑓(𝑥) = 0 B) 𝐷(𝑓) = ℝ lim 𝑥→−1 𝑓(𝑥) = 2 ∃ lim x→1 f(x), mas f não é contínua em x = 1; lim 𝑥→+∞ 𝑓(𝑥) = −∞ Questão 6. Calcule os seguintes limites: (a) 2 2x 2 x 4 lim x 2x (b) 2 2x 2 2x 8 lim 3x 4x 4 (c) 2 3x 1 x 2x 1 lim x 1 (d) 2 3x 3 x 4x 3 lim x 27 (e) 3 6 x 2 3x 24 lim log x 2 (f) 3 2 3 2x 1 3x 4x x 2 lim 2x 3x 1 (g) 3 2x 5 2x 250 lim x 6x 5 (h) 1 4 3x 16 x 8 x 2 lim 2 (i) 2 2x 2 x 4 lim 3x 4x 4 x y Cálculo Instrumental – Limites _______________________________________________________________________________ 3 Questão 7. Calcule os seguintes limites: (a) x 1 x 1 lim x 1 (b) x 0 x 1 1 x lim 3x (c) 2 x 1 1 x lim x 2 x (d) x x x 24 lim 0 (e) x 16 x 4 lim 2x 32 (f) x 3 3x 3 lim 4x 12 Questão 8. Observe a resolução do limite abaixo. 2 x 7 x 7 x 7 x 7 x 7 x 7 2 x 32 x 3 2 x 3 4 x 3 lim lim . lim lim x 7 x 7 x 7 2 x 3 x 7 2 x 3 7 x 7 x lim lim x 2 x x x 3 2 3 3 7 2 x 7 x 7 1 1 1 lim 42 x 3 2 7 32 x 3 a) A resolução está incorreta. Identifique quais foram os erros cometidos. b) Resolva o limite x 7 2 x 3 lim x 7 , corrigindo os erros que você identificou na letra (a) . Questão 9. Calcule os seguintes limites: (a) 2x 4 x 5 lim x 4 (b) x 3 3x 11 lim x 3 (c) 2x 1 x 5 lim x 5x 4 Questão 10. Calcule os limites a seguir: (a) 2 3 2x 2x 4x 25 lim 18x 9x (b) 252 234 lim 2 2 xx xx x (e) 5 3x 3x x 1 lim 4x 2x (f) 1 3 2x . x 1 x lim 1 (e) 583 14 lim 2 xx x x (f) 32 45 lim 4 4 x x x Questão 11. O departamento de capacitação de novos funcionários da empresa C&V Confecções estima-se que um novo funcionário com pouca experiência na confecção da sua linha de produção produzirá t 9Q(t) 30 10e novas unidades em t dias após receber treinamento. Pergunta-se (a) Qual a produção do funcionário quando terminar o treinamento? (b) O que acontece com o nível de produção a longo prazo ? Questão 12. Uma determinada notícia numa cidade foi propagada de tal maneira que o número de pessoas que tomaram conhecimento é dado por 0,5t 600 N(t) 1 24e , onde t representa o número de dias após ocorrer a notícia. Pergunta-se (a) Quantas pessoas souberam a notícia de imediato? (b) Determine t lim N(t) e explique o seu resultado. Cálculo Instrumental – Limites _______________________________________________________________________________ 4 Derivada Questão 13. Usando a definição de derivada, verifique se as funções a seguir são deriváveis em ox e, em caso afirmativo, determine og' x : (a) og x 3x 5 x 2 (b) 2 og x x 3 x 4 (c) o 3x, x 2 g x x 2 x 8, x 2 Questão 14. Usando as regras operacionais, determine as derivadas das funções a seguir: (a) 4 2y 2x 3x x 3 (b) 6 4y 5x 3x 2x 2 (c) 2 1y 3x 6 2x 4 (d) 2x 4 y 3x 1 (e) 2 2 2x 8 y x 16 (f) 3ln 4 1 4 xxy (g) 𝑦 = √𝑥 3 + √𝑥 4 (h) 𝑦 = 𝑒𝑥 − 3 𝑥 + 2𝑙𝑛𝑥 (i) 𝑦 = 𝑒𝑥(2𝑥3 − 3𝑥 + 1) (j) xsec9xsen 5 2 y (k) xcosxsenxy (l) xxtgxf sec8 (m) 𝑓(𝑥) = 𝑥². 𝑎𝑟𝑐 𝑠𝑒𝑛(𝑥) (n) 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑟𝑐 𝑐𝑜𝑡𝑔(𝑥) (o) 𝑓(𝑥) = (1 + 𝑥2). 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑔(𝑥) Questão 15. Sendo )34)(1()(4 xxxf . Determine f ’( 1). Questão 16. Sendo 5 12 )( 3 x x xf . Determine f ’(2). Questão 17. Sendo 𝑦 = 1 𝑥³ − 2 𝑥² − 1 𝑥 + 2. Determine f ’(1). Questão 18. Sendo 𝑦 = 3√𝑥 + 5√𝑥 3 + √3 3 . Determine f ’(1). Questão 19. Determine as constantes 𝑎 e 𝑏 em cada caso: (a) 2f x ax x 1 , sendo f ' 1 9 . (b) 2f x x ax b , sendo f 1 8 e f '(2) = 4. Questão 20. Determine as equações das retas tangente e normal ao gráfico de f no ponto de abscissa xo : (a) 1 ,132 3 oxxxxf (b) 𝑓(𝑥) = 𝑥³, (𝑥𝑜 = −1). Questão 21. Calcule as abscissas dos pontos do gráfico de y x x x 3 22 4 nos quais a reta tangente é: (a) Horizontal. (b) Paralela a reta 2 8 5 0y x . Questão 22. Determine a equação da reta tangente ao gráfico de f x x x 2 3 e que seja perpendicular à reta 2 3y x . Cálculo Instrumental – Limites _______________________________________________________________________________ 5 Exercícios de revisão! Questão 23. Com relação à função f, cujo gráfico é dado abaixo, pode-se afirmar que: a) x 0 lim f(x) 0 , mas f não é contínua em 0. Além disso, x 2 lim f(x) 3 . b) Não existe x 0 lim f(x) e x 2 lim f(x) 2 . c) A função f é contínua em 0 e x 2 lim f(x) . d) Existe x 0 lim f(x) , mas f não é contínua em 0. Além disso, x lim f(x) 2 . e) A função não é contínua em 2 e x 0 lim f(x) 1 . Questão 24. Classifique as afirmações em verdadeiro (V) ou (F). A) ( ) lim 𝑥→1− 𝑓(𝑥) ≠ lim 𝑥→1+ 𝑓(𝑥) ⇒ ∄ lim 𝑥→1 𝑓(𝑥) B) ( ) A existência do limite em um determinado ponto depende do valor numérico da função neste ponto. C) ( ) O limite da função f(x), quando 𝑥 → 𝑎, é necessariamente igual a f(a). D) ( ) ∃ lim 𝑥→𝑎 𝑓(𝑥) ⇔ lim 𝑥→𝑎− 𝑓(𝑥) = lim 𝑥→𝑎+ 𝑓(𝑥) E) ( ) Se f(x) não é continua em x = a, podemos afirmar que não existe o limite de f(x), quando 𝑥 → 𝑎. Questão 25. Calcule e assinale a alternativa que corresponde ao a) −1 b) 0 c) – 1/6 d) 2 e) 3 Questão 26. Calcule e assinale a alternativa que corresponde ao a) – 1/24 b) 1/18 c) 1/24 d) – 1/18 e) 1/3 Questão 27. Calcule e assinale a alternativa que corresponde ao a) 8/5 b) 0 c) − ∞ d) +∞ e) 2/5 x y lim 𝑥→+∞ (2𝑥 − 1)³ 5𝑥3 + 2𝑥 − 3 𝑙𝑖𝑚 𝑥→3 2 − √𝑥 + 1 𝑥² − 9 lim 𝑥→1 ( 𝑥2 − 2𝑥 + 1 2𝑥3 + 6𝑥 − 8 ) Cálculo Instrumental – Limites _______________________________________________________________________________ 6 2 0, se 0 x a E(x) .1 , se x a x Questão 28. Considere e assinale a alternativa verdadeira. a) Este limite existe e é igual a 0. b) Este limite existe e é igual a +∞. c) d) e) Este limite existe e é igual a 1. Questão 29. Determine o valor da constante k de modo que 𝑓(𝑥) seja contínua em 𝑥 = 2 e assinale a alternativa correta, sendo 2 x se 4 2 x se 8 25 )( 3 3 k x xx xf . A) 1/8 B) – 3 C) 1/6 D) 1/4 E) – 4 Questão 30. A administração de um hospital vai implementar um novo sistema que pretende reduzir o tempo de espera para cirurgias. O seguinte modelo foi experimentalmente determinado para prever que em t meses o percentual de pacientes que podem ser operados sem entrar em lista de espera. ℎ(𝑡) = { 𝑡2 − 8𝑡 + 50 𝑠𝑒 0 ≤ 𝑡 ≤ 10 36𝑡 − 100 0,4𝑡 𝑠𝑒 𝑡 > 10 Em relação a continuidade da função h quando t = 10 meses, podemos afirmar que: a) A função é contínua em t = 10. b) A função não é continua em t = 10, pois, seu limite é diferente da imagem da função no ponto. c) A função não é continua em t = 10, pois, seus limites laterais não são iguais. d) Nada podemos afirmar sobre a continuidade da função em t = 10. e) Nenhuma das afirmações acima está correta. Questão 31. Considerando que a arrecadação mundial total pela exibição de um determinado filme de grande sucesso de bilheteira é aproximado pela função 2 2 120x A(x) x 4 , onde A(x) é medido em milhões de dólares e x é o número de meses do filme em cartaz. Assinale a alternativa correta. (a) A arrecadação de bilheteria após o primeiro mês foi de 25 milhões de dólares. (b) A arrecadação de bilheteria após o primeiro mês foi maior que 30 milhões de dólares. (c) A arrecadação de bilheteria após o segundo mês foi menor que 50 milhões de dólares. (d) A arrecadação do filme a longo do prazo é de 120 milhões de dólares. (e) Não é possível informar a arrecadação a longo prazo. Questão 32. Se uma esfera oca de raio cm2a é carregada com unidade de eletricidade estática, a intensidade de campo elétrico E no ponto P depende da distância x do centro da esfera até P pela seguinte lei: Estude a continuidade do campo na superfície da esfera e assinale a alternativa correta. lim 𝑥→−4 𝑥² + 3𝑥 − 2 |𝑥² − 16| lim 𝑥→−4− 𝑥² + 3𝑥 − 2 |𝑥2 − 16| = −∞ lim 𝑥→−4+ 𝑥² + 3𝑥 − 2 |𝑥2 − 16| = −∞ Cálculo Instrumental – Limites _______________________________________________________________________________ 7 A) E(x) não é continua na superfície da esfera, pois o limite de E(x), quando 𝑥 → 2, é diferente de E(2). B) E(x) não é continua na superfície da esfera pois não existe o limite de E(x), quando 𝑥 → 2. C) E(x) é continua na superfície da esfera. D) E(x) é continua na superfície da esfera, mas os limites laterais não são iguais. E) Nada podemos afirmar sobre a continuidade na superfície da esfera. Questão 33. A derivada da função 𝑓: ℝ+∗ → ℝ, dada por 𝑓(𝑥) = 𝑥. ln (𝑥), no ponto 𝒙 = 𝒆 é: A) −1. B) 0. C) 1. D) 1,5. E) 2. Questão 34. Sejam F e G as derivadas das funções reais, de variáveis reais, f e g, respectivamente. Sabe-se que 3𝑓(𝑥) + 10𝑥 = 𝑔(𝑥) + 𝑥² + 8, para todo x real, f(3) = 2 e F(–1) = 1. Assinale a alternativa que corresponde à diferença 𝒈(𝟑) − 𝑮(−𝟏). A) 5. B) – 2. C) 4. D) – 1. E) 0. Questão 35. Considere a função 2f x x ax b , sabendo que f 1 8 e f '(2) = 4, assinale a alternativa que corresponde a 𝑎 + 𝑏. A) −1. B) 0. C) 2. D) 4. E) 5. Questão 36. Assinale a alternativa que corresponde à função que tem a maior taxa de crescimento em 𝑥 = 0. A) 𝑦 = 5𝑥² + 2𝑥 + 100 B) 𝑦 = 𝑥³ + 2𝑥² + 𝑥 + 400 C) 𝑦 = 4𝑥 + 70 D) 𝑦 = 4𝑥³ + 3𝑥 + 10 E) 𝑦 = 7𝑥² + 2𝑥 Questão 37. Considere a função y x x x 3 22 4 , podemos afirmar que a equação da reta tangente a essa curva o ponto de abscissa 𝑥0 = 1 é perpendicular a reta: A) 2𝑦 + 𝑥 + 1 = 0 B) 𝑦 − 𝑥 + 2 = 0 C) 𝑦 + 𝑥 − 1 = 0 D) 𝑦 − 4𝑥 − 1 = 0 E) 3𝑦 + 𝑥 − 3 = 0 Questão 38. Determine a equação da reta tangente à parábola 𝑓(𝑥) = 2𝑥² + 3 que é paralela à reta 𝑦 = −4𝑥 + 3 e assinale a alternativa correta. A) 𝑦 = −4𝑥 + 1 B) 𝑦 = −𝑥 + 4 C) 𝑦 = −4𝑥 − 1 D) 𝑦 = 4𝑥 − 1 E) 𝑦 = 𝑥 − 4Questão 39. A derivada de uma função em um ponto de abscissa 𝑥o nos dá a declividade (coeficiente angular) da reta tangente neste ponto, ou seja, a derivada é a tangente do ângulo que a reta forma com o eixo 𝑂𝑥. Logo, no gráfico abaixo, o valor da derivada da função no ponto de abscissa 𝑥o é: A) −1. B) 0. C) 1. D) 1,5. E) 2. Cálculo Instrumental – Limites _______________________________________________________________________________ 8 Questão 40. Seja f uma função definida num domínio D; sejam xo e (xo + x) dois pontos de D. Quando a variável x passa do valor xo para o valor (xo + x) sofrendo uma variação x, o correspondente valor da função passa de f(xo) para o valor f(xo + x) sofrendo, portanto, uma variação y = f(xo + x) – f(xo). Assinale a alternativa que corresponde ao quociente que recebe o nome de taxa média de variação da função. A) x xfxxf x y oo )()( B) x xfxxf x y oo )()( C) 0 )()( xx xfxxf x y oo D) xx xfxxf x y oo 0 )()( E) x xfxxf x y oo )()( Questão 1. (a) 2 (f) 2 (k) 3 (p) (u) não, pois (a) (r) (b) (g) não existe (l) 2 (q) 1 (v) não, pois (n) (q) (c) (h) (m) 2 (r) 1 (w) sim, pois (k) = (t) (d) não existe (i) 3 (n) 2 (s) 2 (x) não por (g) (e) 3 (j) 3 (o) 1 (t) 3 (y) Questão 2. (a) x 1 x 1 lim f x 1, lim f x 3 , não existe x 1 lim f x (b) x 0x 0 x 0 lim f x lim f x lim f x 1 y = joinx (2^x|0,2^-x) Respostas Cálculo Instrumental – Limites _______________________________________________________________________________ 9 (c) x 2x 2 x 2 lim f x lim f x lim f x 4 (d) x 1x 1 x 1 lim f x lim f x lim f x 0 Questão 3. (a) Não é contínua em 1, pois não existe x 1 lim f x . (b) Não é contínua em 0, pois x 0 lim f x f 0 . (c) É contínua em -2 , pois x 2 lim f x f 2 4 . (d) Não é contínua em 1, pois x 1 lim f x f 1 . Questão 4. a) V b) F c) V d) F e) F f) F Questão 6. (a) 2 (b) 1 (c) 0 (d) 2/27 (e) 2 (f) 5/3 (g) 75/2 (h) 28/3 (i) 2 2/ Questão 7. (a) ½ (b) 1/3 (c) 4/3 (d) - 1/4 (e) 1/16 (f) 1/8 Questão 8. b) Questão 9. (a) (b) Não existe, pois x 3 3x 11 lim x 3 e x 3 3x 11 lim x 3 . (c) Não existe, pois 2 x 1 x 5 lim x 5x 4 e 2 x 1 x 5 lim x 5x 4 . Questão 10. (a) 0 (b) 2 (c) (d) 0 (e) 0 (f) - 2 x y x y Cálculo Instrumental – Limites _______________________________________________________________________________ 10 Questão 11. (a) 20 unidades (b) se aproxima de 30 unidades Questão 12. (a) 24 unidades (b) t lim N(t) 600 ; Questão 13. (a) 3 (b) 8 (c) não existe (derivadas laterais distintas) Questão 14. (a) 3y ' 8x 6x 1 (b) 5 3y' 30x 12x 2 (c) 𝑦′ = 18𝑥² − ( 3 2 ) 𝑥 + 12 (d) 2 14 y ' 3x 1 (e) 2 2 48x y ' (x 16) (f) 𝑦′ = 𝑥³ + 1 (g) 𝑦′ = 1 3 √𝑥² 3 + 1 4 √𝑥³ 4 (h) 𝑦′ = 𝑒𝑥 − 3𝑥. 𝑙𝑛3 + 2 𝑥 (i) 𝑦′ = 𝑒𝑥(2𝑥3 + 6𝑥2 − 3𝑥 − 2) (j) xtg.xsecxcos'y 952 (k) xcos.x'y (l) 𝑦′ = 8 sec(𝑥) [𝑠𝑒𝑐2(𝑥) + 𝑡𝑔²(𝑥)] (m) 𝑓′(𝑥) = 2𝑥. 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛(𝑥) + 𝑥² √1−𝑥² (n) 𝑓′(𝑥) = −1 1+𝑥² (o) 𝑓′(𝑥) = 2𝑥. 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑔(𝑥) + 1 Questão 15. 𝑓′(−1) = 4 Questão 16. 𝑓′(2) = −10/3 Questão 17. 𝑓′(1) = 2 Questão 18. 𝑓′(1) = 19/6 Questão 19. (a) a = -5 (b) a = 0 e b = 7 Questão 20. (a) 0379 :normal e 059 :tangente yxyx . (b) tangente: 𝑦 − 3𝑥 − 2 = 0 e normal: 3𝑦 + 𝑥 + 4 = 0 Questão 21. (a) x x 2 2 3, . (b) x x 0 4 3, . Questão 22. 4252 :e tangentreta xy . Questão 23. D Questão 24. a) V b) F c) F d) V e) F Questão 25 B Questão 26 A Questão 27 A Questão 28 B Questão 29 D Questão 30 C Questão 31 D Questão 32 B Questão 33 E Questão 34 C Questão 35 D Questão 36 C Questão 37 E Questão 38 A Questão 39 E Questão 40 E
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