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1 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE MATEMÁTICA CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL I Tópico 2 – Funções Notas de Aula 2017/2 2 Tópico 2. Funções FUNÇÕES: DEFINIÇÃO, REPRESENTAÇÕES E DETERMINAÇÃO DO DOMÍNIO O conceito de função, junto com sua representação gráfica, é certamente um dos mais importantes em Matemática. Mas o que é uma função? Uma função, de uma variável x, é uma relação que associa a cada valor de x um único número f(x), chamado de valor da função em x. A variável x é chamada de variável independente. O conjunto dos valores que a variável independente pode assumir é chamado de domínio da função. A imagem da função é o conjunto de valores que a função assume. As funções desempenham um papel muito importante na ciência. Frequentemente, se observa que uma grandeza é função de outra e, então, tenta-se encontrar uma fórmula razoável para representar essa função. A busca de uma função que representa uma determinada situação é chamada modelagem matemática (e a função escolhida é o modelo matemático). Exemplo 1. Um retângulo tem 450 m² de área. Seja x a medida de um dos lados do retângulo. Expresse o perímetro em função de x e o determine domínio contextual dessa função. 3 Exemplo 2. Com uma folha de cartolina de 20 cm por 20 cm, queremos construir uma caixa, retirando de cada canto, quadrados de lado x. Escreva a lei que expressa o volume V da caixa em função de x e determine o domínio contextual dessa função. NOTAÇÃO E REPRESENTAÇÕES Como o valor y é determinado a partir do valor de x, dizemos que y é função de x e escrevemos )(xfy , onde ✓ f é o nome da função, ✓ x é a variável independente e ✓ y a variável dependente. Uma função possui várias representações, como podemos ver no exemplo que segue. Exemplo 3. Dados os conjuntos A = {0, 1, 2} e B = {0, 1, 2, 3, 4} considere a função f, de A em B, que associa cada elemento ao seu dobro. Represente essa função nas seguintes formas: a) flechas b) conjunto c) fórmula (lei) d) tabela e) gráfico 4 Observe que nem toda curva no plano cartesiano será o gráfico de uma função. Lembre que no conceito de função, temos que para cada valor de x temos um único valor de y relacionado. Portanto, nenhuma reta vertical poderá cruzar o gráfico de uma função mais de uma vez. Exemplo 4. Observe os gráficos e verifique quais podem ou não representar funções. ZEROS (OU RAÍZES) DE UMA FUNÇÃO São os valores de x que tornam a função igual a zero. Geometricamente são os pontos onde a mesma intercepta o eixo x. Exemplo 5. Considere as funções 𝑓(𝑥) = 𝑥2 − 6𝑥 + 5 e 𝑔(𝑥) = −2𝑥 + 9, definidas de 𝐼𝑅 em 𝐼𝑅. a) Calcule )1( )1(0 f gf . b) Para qual valor de x, temos g(x) = 1? c) Quais são os zeros ou raízes da f? 5 Exemplo 6. Considere a função 𝑓(𝑥) = {√𝑥 + 1, 𝑠𝑒 𝑥 ≥ 0 1, 𝑠𝑒 𝑥 < 0 definida por mais de uma sentença. Nessas condições, determine: a) f(4), f(0) e f(-1) b) faça um esboço do gráfico de f. Exemplo 7. Considere a função cujo gráfico é representado abaixo. Determine: a) os zeros da função. b) f(-2). c) x, tal que f(x) = -2. d) para quais valores de x, temos f(x) < 0. e) o domínio e a imagem de f. f) quais são os valores máximos e mínimos de y e para quais valores de x eles ocorrem? 6 O domínio da função é um conjunto de possíveis valores da variável independente e a imagem é o conjunto correspondente de valores da variável dependente. O domínio da função pode ser restrito pelo contexto. Por exemplo, ao expressamos a área de um quadrado em função da medida de seu lado, temos uma relação dada por 2lA . Neste caso, o contexto exige que l seja positivo. Logo, o domínio da função é dado por ,0D . Entretanto, se definirmos uma função )(xfy através de uma fórmula, e o domínio não for citado ou restrito pelo contexto, devemos entender o mesmo é formado pelo maior conjunto de valores de x para os quais a função existe, e chamado de domínio natural. Para determinar o domínio de uma função é fundamental lembrar que, no conjunto dos reais (IR), ✓ uma divisão só existe quando o denominador é ≠ 0; e ✓ uma raiz de índice par só existe quando o radicando é ≥ 0 Exemplo 8. Determine o domínio (campo de existência) das seguintes funções: a) 2 )( x x xf b) 52)( xxf c) 1)( 2 xxf d) xtgxf )( e) x x xxf 8 43 5)( 7 FUNÇÕES – LISTA DE EXERCÍCIOS NO 1 Anton H., Bivens I., Davis S. Cálculo. Volume 1. Segundo a 8ª edição Segundo a 10ª edição Seção 1.1 – Exercícios de compreensão 1.1: 1, 2, 3 (a, b, c) e 5 Exercícios 1.1: 3, 9, 11a, 11d, 11e 19 (a, b) 25 (a, b) Seção 0.1 – Exercícios de compreensão 0.1: 1, 2, 3 (a, b, c) e 5 Exercícios 0.1: 3, 7, 9a, 9b, 9e 23 (a, b) 29 (a, b) Stewart, J. Cálculo Volume 1 (7ª edição) (Ex 57, p.21) Um retângulo tem perímetro 20 m. Expresse a área do retângulo como uma função do comprimento de um de seus lados. (Ex 58, p.21) Um retângulo tem uma área de 16 m2. Expresse o perímetro do retângulo como uma função do comprimento de um de seus lados. (Ex. 61, p.21) Uma caixa retangular aberta com volume de 2 m3 tem uma base quadrada. Expresse a área da superfície da caixa como função do comprimento do lado da base. (Ex. 63, p.21) Uma caixa sem tampa deve ser construída de um pedaço retangular de papelão com dimensões de 12 cm por 20 cm. Para isso, devem- se cortar quadrados de lado x de cada canto e depois dobrar. Expresse o volume V da caixa em função de x. (Ex.31-34) Encontre o domínio da função: 31) 𝑓(𝑥) = 𝑥+4 𝑥2−9 32) 𝑓(𝑥) = 2𝑥3−5 𝑥2+𝑥−6 33) 𝑓(𝑡) = √2𝑡 − 1 3 34) 𝑔(𝑡) = √3 − 𝑡 − √2 + 𝑡 8 OPERAÇÕES ARITMÉTICAS SOBRE FUNÇÕES Sendo f e g funções podemos obter ,/.,, gfegfgfgf ditas, respectivamente, função soma, função diferença, função produto e função quociente, abaixo definidas: ① )()())(( xgxfxgf ② )()())(( xgxfxgf ③ )().())(.( xgxfxgf ④ )( )( )( xg xf x g f Em todos os casos o domínio da função resultante consiste na intersecção dos domínios das funções f e g. Porém, no caso 4, também devem ser excluídos do domínio os valores de x que anulam a função g. Exemplo 1. Sendo 43)( xxf , 6)( xxg e 6 )( x x xh (com x ≠ 6), determine a expressão analítica e o domínio da as seguintes funções: a) xgf b) xgf c) xhg d) )(x g f 9 COMPOSIÇÃO DE FUNÇÕES Definição: dadas duas funções f e g, gf é a função que se diz composta de f com g, definida por: )(xgfxgf O domínio de gf é o conjunto de valores de x tais que x Domg e g(x) Domf.O esquema abaixo ilustra o processo de construção para gf A composição não é comutativa. Isto é, existem funções f e g tais que f(g(x)) ≠ g(f(x)). Exemplo 2. Sendo f(x) = 2x - 7 e g(x) = 5x + 3, determine: a) f(g(3)) = b) g(g(0)) = c) f(g(x))= d) g(f(x)) = 10 Exemplo 3. Expresse cada uma das seguintes funções como função composta envolvendo uma ou mais das funções f(x) = x – 3, g(x) = x e h(x) = x3. a) y = 3x b) y = x3 – 3 FUNÇÃO INVERSA Definição: se f: A → B é uma função bijetora1, então a função f -1: B → A, definida pela regra: f-1(b) = a se e somente se f(a) = b, é a função inversa de f. Os gráficos de f e f-1 são simétricos em relação à reta de equação y = x. Exemplo 4. Determine a função inversa de: a) y = 2x – 4 b) y = 𝑥 5 + 2 c) y = √𝑥 + 1 1 Uma função é bijetora se para cada valor de x existe um único valor de y e para cada valor de y existe um único valor de x.. 11 FUNÇÕES – LISTA DE EXERCÍCIOS NO 2 Anton H., Bivens I., Davis S. Cálculo. Volume 1. Segundo a 8ª edição Segundo a 10ª edição Seção 1.3 – Exercícios de compreensão 1.3: 1 Exercícios 1.3: 29, 31, 35, 39, 41, 43 Seção 1.5 – Exercícios 1.5: 9, 11, 13, 15 Seção 0.2 – Exercícios de compreensão 0.2: 1 Exercícios 0.2: 27, 29, 31, 35, 37, 39 Seção 0.4 – Exercícios 0.4: 9, 11, 12, 17 FUNÇÃO CONSTANTE Exemplo 1. Esboce abaixo as funções da família 𝑓(𝑥) = 𝑐, para 𝑐 ∈ {0, ±1, ±2}. 12 FUNÇÃO AFIM Exemplos: 1) Um catador de lixo ganha todo mês um valor fixo de R$ 5,00 mais R$ 3,00 por cada kg de lixo recolhido. Sendo “x” a quantidade de kg recolhidos e “y” o valor do salário mensal desse catador, complete a tabela e esboce o gráfico. Lei da função: y = x = 0 y = x = 1 y = x = 2 y = x = 3 y = 2) Um reservatório contém 10 litros de água. Sabendo que a cada hora são retirados 2 litros desse reservatório, expresse a quantidade de litros “y” em função da quantidade de horas “x” decorridas do instante inicial. Complete a tabela e faça um esboço do gráfico. Lei da função: y = x = 0 y = x = 1 y = x = 2 y = x = 3 y = Definição: é uma função do tipo 𝒇(𝒙) = 𝒂𝒙 + 𝒃, onde a ∈ IR e b ∈ IR. Exemplos: a) f(x) = 5x – 4, onde a = ….. e b = ….. b) f(x) = – 2x, onde a = ….. e b = ….. c) f(x) = 3 – x, onde a = ..... e b = ..... d) f(x) = 4, onde a = ...... e b = ....... Observações: ✓ o “a” da função é chamado de coeficiente .............................. (ou declividade). ✓ o “b” da função é chamado de coeficiente ................................ ✓ se a = 0, então a função afim é .............................................. 13 Observação. Veja os gráficos abaixo onde temos: Conclusões sobre a função f(x) = ax + b (1º) O coeficiente angular (a) é a taxa segundo a qual a reta sobe ou desce. Cada vez que x aumenta 1, temos que y aumenta ou diminui │a│ unidades. Assim, temos que a função é crescente se .............. e decrescente se ................ (2º) Interceptos: para desenhar uma reta, basta conhecermos dois de seus pontos. Onde f intercepta o eixo y? Onde f intercepta o eixo x? 14 3) Esboce o gráfico da reta: a) que passa por P(-2, -3) e tem a = 2 b) que passa por P(-1, 3) e tem a = -1 4) Faça um esboço do gráfico de f(x) = – 4x + 2 mostrando os interceptos de x e de y. Cálculo do coeficiente angular conhecendo 2 pontos (x1, y1) e (x2, y2) da reta: Observação: pode-se mostrar, de modo análogo, que a fórmula permanece válida para o caso em que a < 0. 15 Exemplo 5. Qual o coeficiente angular da reta que passa pelos pontos: a) (2, 3) e (4, 7) b) (200, 100) e (300, 80) EQUAÇÃO DA RETA A equação da reta pode ser obtida se conhecermos o coeficiente angular e um ponto da reta. Sendo a o coeficiente angular e ),( 00 yxP um ponto da reta, então sua equação será 00 xxayy . Observação: retas paralelas têm mesmo coeficiente angular. Exemplo 6. Determine a equação da reta: a) que contém o ponto (-1, 2) e coeficiente angular a = 3. b) que contém o ponto (5, 3) e é paralela à reta 2x + 5y = 7. c) que passa pelos pontos A(3, 4) e B(6, 2). 16 FUNÇÃO QUADRÁTICA É toda função do tipo cbxaxxf 2 , onde *Ra , Rb e Rc . O gráfico dessa função é uma curva que recebe o nome de parábola. Nessas funções destacamos: (1º) A concavidade da parábola pode ser voltada para cima ou para baixo, dependendo do sinal do coeficiente “a”. 0a (côncava para cima) 0a (côncava para baixo) (2º) Sobre os interceptos. (3º) Sobre o discriminante: 0 2 raízes reais e distintas 0 2 raízes reais e iguais 0 não existem raízes reais 0a 0a 17 (4º) Toda parábola é composta de dois ramos simétricos em relação a uma reta chamada de eixo de simetria. O ponto comum à parábola e ao eixo de simetria é o ponto V , chamado de vértice da função quadrática. As coordenadas do vértice VV yxV , são dadas por: a b xv 2 e )( vv xfy ou a yv 4 . (5º) Imagem da função quadrática 1º caso: 0a 2º caso: 0a Im = [yv, +∞) Im = (-∞, yv] yv é o valor mínimo de f(x) yv é o valor máximo de f(x) Exemplo 1. Faça o esboço do gráfico das funções (mostrando interceptos e vértice) e identifique o domínio e a imagem: a) f(x) = x2 – 4x + 3 b) y = – x2 + 2x – 3 18 Exemplo 2. (UFRGS) Uma bola colocada no chão foi chutada para o alto percorrendo uma trajetória descrita por y = - 2x2 + 12x, onde y é a altura dada em metros e x é o tempo dado em segundos. A altura máxima atingida pela bola foi de: a) 36m b) 18m c) 12m d) 6m e) 3m Exemplo 3. Resolva as seguintes inequações: a) x2 – 4 ≥ 0 b) – x2 + 6x – 9 < 0 FUNÇÕES – LISTA DE EXERCÍCIOS NO 3 1) Faça um esboço do gráfico das funções, mostrando os interceptos de x e y: a) f(x) = – 2x + 2 b) f(x) = 2x – 3 19 2) Escreva a equação da reta que passa pelo ponto: a) P(2, 3) e tem coeficiente angular a = 5. b) P(-1, -3) e tem coeficiente angular a = -2. c) P(1/2, -6) e tem coeficiente angular a = 2. d) P(-2, 2) e é paralela à reta r de equação 2x + y + 4 = 0. 3) Determine a equação das seguintes retas: a) b) 4) Faça o esboço dos gráficos de cada uma das seguintes funções mostrando os interceptos e o vértice. a) 672 xxxf b) xxxg 82 20 c) 222 xxxp d) 442 xxy 5) Se a função receita total para um certo produto é dada por 25,06 xxxR , determine para qual valor de x a receita é máxima e o valor máximo da receita. 6) Resolva as inequações: a) x2 – 10x + 9 > 0 b) – x2 + 1 ≥ 0 7) Determine o domínio de 𝑓(𝑥) = √3𝑥 − 𝑥 2. 21 Respostas: 1) 2) a) y = 5x – 7 b) y = -2x – 5 c) y = 2x – 7 d) y = – 2x – 2 3) a) 𝑦 = 1 2 𝑥 + 2 b) 𝑦 = − 3 5 𝑥 + 3 4) a) D = IR, Im = [-25/4, +∞) b) D = IR, Im = (-∞, 16] c) D = IR, Im = [1, +∞) d) D = IR, Im = (-∞, 0] 5) A quantidade é 6 unidades e o valor máximo da receita é ..18 mu 6) a) (−∞,1) ∪ (9,+∞) b) [−1,1] 7) D = [0, 3] 22 ALGUMAS FUNÇÕES IMPORTANTES E SEUS GRÁFICOS FUNÇÃO POLINOMIAL Definição: é toda função do tipo y = 𝑎𝑛𝑥 𝑛 + 𝑎𝑛−1𝑥 𝑛−1 + ⋯ + 𝑎2 𝑥 2 + 𝑎1𝑥 + 𝑎0, onde 𝑎𝑛, 𝑎𝑛−1, ..., 𝑎0 IR e n {0, 1, 2, ..., n}. Exemplo 1. Complete as lacunas corretamente: (a) 𝑓(𝑥) = 2𝑥 3 − 5𝑥 2 + 4𝑥 − 1 é uma função polinomial de grau ....... (b) 𝑓(𝑥) = 2 − 5𝑥 2 é uma função polinomial de grau ........ (c) 𝑓(𝑥) = 3𝑥 + 1 é uma função polinomial de grau ....... (d) 𝑓(𝑥) = 6 é uma função polinomial de grau ........... FUNÇÃO RACIONAL Definição: é a função definida por )( )( )( xQ xP xf , onde )(xP e )(xQ são polinômios e )(xQ não é o polinômio nulo. O domínio de uma função racional consiste no conjunto de valores de x tais que Q(x) ≠ 0. Obs. Toda função polinomial é racional, mas nem toda função racional é polinomial. Exemplo 2. Qual o domínio da função racional 𝑦 = 2𝑥 𝑥2−1 ? FUNÇÃO ALGÉBRICA Definição: são todas as funções que podem ser construídas com polinômios, aplicando um número finito de operações algébricas. Alguns exemplos são: 𝑓(𝑥) = √𝑥 2 − 4 𝑒 𝑔(𝑥) = 𝑥 2 3(𝑥 + 2)2 Obs. Toda função racional é algébrica, mas nem toda função algébrica é racional. Exemplo 3. Classifique as funções em polinomial, racional, algébrica ou não algébrica. a) 𝑔(𝑥) = 2𝑥3 −5𝑥+1 𝑥+4 b) 𝑓(𝑥) = √3 𝑥2 + 4 𝑥 − 1 c) 𝑔(𝑥) = (2𝑥 + 1) 1 3 d) 𝑓(𝑥) = 𝑡𝑔(2𝑥) 23 Função potência y = xp 𝑦 = 𝑥 𝑦 = 𝑥 3 𝑦 = 𝑥 5 𝑦 = 𝑥 2 𝑦 = 𝑥 4 𝑦 = 1 𝑥 𝑦 = 1 𝑥 2 𝑦 = √𝑥 𝑦 = √𝑥 3 24 Função valor absoluto 𝑦 = |𝑥| Funções trigonométricas Circunferência trigonométrica: ✓ É uma circunferência com centro na origem do sistema de coordenadas e raio unitário (r = ......). ✓ Todos os arcos trigonométricos são marcados a partir do ponto A(1, 0). ✓ Arcos positivos são marcados no sentido .............................. e arcos negativos são marcados no sentido .......................... Unidade de medida: usualmente os arcos trigonométricos são representados em graus ou em radianos. O arco de 1 volta possui 360º ou 2π rad. Desenho do arco Medida em graus Medida em rad Seno e cosseno de um arco: sen α = cos α = 25 Função seno: é a função f: IR → IR tal que f(x) = sen x. Função cosseno: é a função f: IR → IR tal que f(x) = cos x. Algumas identidades trigonométricas: (1) (2) (3) (4) (5) 26 MOVIMENTOS GRÁFICOS (1º) Translações Exemplo 1. A função 𝑓(𝑥) = 𝑥 2 está representada graficamente abaixo. Em cada caso, esboce o gráfico de )(xgy partindo do gráfico de f . 𝑔(𝑥) = 𝑥 2 − 1 𝑔(𝑥) = (𝑥 + 2)2 𝑔(𝑥) = (𝑥 − 1)2 + 2 (a) Vertical (b) Horizontal Considere a função y = √𝑥 e esboce o gráfico de 𝑦 = √𝑥 + 2. Considere a função y = √𝑥 e esboce o gráfico de 𝑦 = √𝑥 + 2. Como poderíamos obter o gráfico da função 𝑦 = √𝑥 − 2 ? ................................................ ...................................................................... Como poderíamos obter o gráfico da função 𝑦 = √𝑥 − 2 ? ................................................ ...................................................................... Conclusão: dada uma função y = f(x) e sendo k ∈ IR, uma constante positiva, o gráfico de • y = f(x) + k é obtido deslocando o gráfico de f “k” unidades para ................ • y = f(x) – k é obtido deslocando o gráfico de f “k” unidades para ................ • y = f(x + k) é obtido deslocando o gráfico de f “k” unidades para ................ • y = f(x – k) é obtido deslocando o gráfico de f “k” unidades para ................ 27 Exemplo 2. Complete a tabela: Função mãe Função filha Deslocamento na “mãe” que gera a “filha” a) 𝑓(𝑥) = |𝑥| 𝑔(𝑥) = |𝑥 + 1| b) 𝑓(𝑥) = |𝑥| 1 unidade para cima c) 𝑓(𝑥) = 𝑥 3 2 unidades para direita d) 𝑓(𝑥) = 𝑥 3 𝑔(𝑥) = (𝑥 − 4)3 − 2 (2º) Reflexões Exemplo 3. Partindo do gráfico de 𝑦 = |𝑥| faça um esboço do gráfico de: a) y = |𝑥 − 3| + 1 b) y = −|𝑥 + 2| Considere a função y = √𝑥 e esboce: a) o gráfico de 𝑦 = −√𝑥. b) o gráfico de 𝑦 = √−𝑥 Conclusão: dada uma função y = f(x), o gráfico de • y = – f(x) é obtido através da reflexão do gráfico de f no eixo ....... • y = f(–x) é obtido através da reflexão do gráfico de f no eixo ....... 28 (3º) Alongamentos e compressões Exemplo 4. Determine a amplitude e o período e faça um esboço do gráfico: a) f(x) = 5.sen (3x) Exemplo. Considere a função y = 𝑠𝑒𝑛 𝑥 e esboce 𝑦 = 2 𝑠𝑒𝑛 𝑥. Exemplo. Considere a função y = sen x e esboce 𝑦 = 𝑠𝑒𝑛 (2 𝑥). Conclusões sobre o gráfico de y = A.sen (Bx), sendo A e B números positivos. • o valor de A altera a ................................, que fica ........................................ por A. • o valor de B altera o ................................, que fica ........................................ por B. Importante: o mesmo ocorre para as funções do tipo y = A.cos (Bx) 29 b) f(x) = -3.cos (x/2) FUNÇÕES – LISTA DE EXERCÍCIOS NO4 Anton H., Bivens I., Davis S. Cálculo. Volume 1. Segundo a 8ª edição Segundo a 10ª edição Seção 1.3 – Exercícios de compreensão 1.3: 3 Exercícios 1.3: 1a, 1b, 1c, 11, 13, 15, 17, 19 Seção 1.4 – Exercícios de compreensão 1.4: 4 e 5 Exercícios 1.4: 11 29a, b e c 33 Seção 0.2 – Exercícios de compreensão 0.2: 3 Exercícios 0.2: 1a, 1b, 1c, 9, 11, 13, 15, 17 Seção 0.3 – Exercícios de compreensão 0.3: 4 e 5 Exercícios 0.3: 11 31a, b e c 35 30 FUNÇÃO EXPONENCIAL É toda função :f lR (0;+ ) definida por xbxf )( , ondeb lR, b > 0 e b 1. Para compreender melhor as características desse tipo de função, vamos fazer o esboço do gráfico de algumas funções exponenciais. Exemplo 1. Esboce o gráfico de y = bx para b = 2, b = 1 e b = ½. Exemplo 2. Faça o esboço do gráfico das funções: a) y = (1/3) x + 1 b) y = ex + 1 Conclusões sobre a função f(x) = bx (1) Sobre o crescimento ou decrescimento b > 1 função .......................... 0 < b < 1 função .......................... (2) A função sempre intercepta o eixo ......., no ponto (.....,....), e não intercepta o eixo ....... (3) O domínio da função é ........... e a imagem é ............ 31 LOGARITMOS Definição: sendo N > 0, b > 0 e b ≠ 1, temos que log b N = x → Observações: (1º) Em log b N = x, “b” é a base, “N” é o logaritmando e x é o logaritmo. (2º) Logaritmos decimais: são logaritmos de base 10. Notação: 𝑙𝑜𝑔 𝑥 =........... (3º) Logaritmos naturais: são logaritmos de base e. Notação: 𝑙𝑛 𝑥 =.............. Exemplo 3. Calcule os logaritmos: a) log2 8 b) log5 ( 1 25 ) c) ln 1 d) ln √e 3 Propriedades operatórias: (P1) log𝑏(𝑥 ∙ 𝑦) = (P2) log𝑏 ( 𝑥 𝑦 ) = (P3) log𝑏(𝑥 𝑛) = 32 Exemplo 4. Usando log 2 = a e log 3 = b, calcule em função de a e b: a) log 54 b) log 0,6 Exemplo 5. Resolva as seguintes equações: a) log x = 1 b) ln (x + 1) = 5 c) 5.ex-3 = 4 APLICAÇÕES DA FUNÇÃO EXPONENCIAL O crescimento (ou decrescimento) exponencial é característico de certos fenômenos naturais. No entanto, de um modo geral não se apresenta na forma bx, mas sim modificado por constantes características do fenômeno, como em f(x) = C.ekx. 33 Exemplo 6. Suponha que uma substância radioativa se desintegra de modo que a massa existente após t anos é dada, em gramas, por tetQ 05,020)( . Nessas condições, responda: a) qual a quantidade inicial? b) após quantos anos a massa da substancia será 5 g? (use: ln 0,25 = -1,38) FUNÇÃO LOGARÍTMICA É a função f: (0;+ ) lR definida por f(x) = logb x , onde b lR, b > 0 e b 1. (1) Sobre o crescimento ou decrescimento b > 1 função .......................... 0 < b < 1 função .......................... (2) A função sempre intercepta o eixo ......., no ponto (.....,....), e não intercepta o eixo ....... (3) O domínio da função é ........... e a imagem é ............ (4) Como as funções exponenciais e logarítmicas são inversas, temos que: e . 34 O NÚMERO DE EULER Se o valor de x aumentar infinitamente, pode-se provar que a expressão x) x 1 1( aproxima-se de um número irracional, tão importante quanto o π . Esse número, cujo valor é 2,71828..., é denominado número de Euler e é representado pela letra e. Funções exponenciais de base e têm um papel importante em problemas teóricos e práticos. Essas funções aparecem numa grande variedade de problemas que envolvem: crescimento populacional, desintegração radioativa, velocidade de reações químicas, circuitos elétricos, juros compostos continuamente e etc. O gráfico e a tabela sugerem fortemente que esse número existe. FUNÇÕES – LISTA DE EXERCÍCIOS NO5 Anton H., Bivens I., Davis S. Cálculo. Volume 1. Segundo a 8ª edição Segundo a 10ª edição Seção 1.6 – Exercícios 1.6: 5, 9, 17, 19, 21, 27, 29, 47, 48 Gabarito da questão 48: a) 12 b) ≅9,63 c) ≅12,6 h Seção 0.5 – Exercícios 0.5: 5, 9, 17, 19, 21, 25, 27, 49, 59 Gabarito da questão 50: a) 12 b) ≅9,63 c) ≅12,6 h
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