Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 Atividades Revisão Questão 01: Fatore as seguintes expressões: a) =− 44 yx b) =− 16x2 c) =++ 3223 abb2aba d) =+− 4 1 xx2 e) =−+ 12xx2 f) =+− 96xx2 Questão 02: Simplifique: a) = − +− 9x 96xx 2 2 b) = +− +− 96xx 65xx 2 2 c) = − +− 16x 168xx 2 2 d) = + − bxax xbxa 22 22 e) 38 57 55 55 −− − ⋅ ⋅ = f) 37 328 98 236 −− − ⋅ ⋅⋅ = 2 Questão 03: Transforme em radical. a) 2 3 x = b) 4 3 v = c) 2 1 2 − u = d) 3 2− w = Questão 04: Resolva: a) ( ) =+ 33x 2 b) ( ) =+ 2m 5 c) =− 2 t t 1 d) 2 3 2 3 2 23 + − xx Questão 05: Faça um esboço dos gráficos abaixo: a) ( ) 3xxf = b) ( ) 2xxf = c) ( ) 24 xxf −= d) ( ) xxf = e) ( ) xxf = f) ( ) xxf 2= g) ( ) 42 += xxf h) ( ) 2 x xf = i) ( ) 2 1 −=xf j) ( ) >+ ≤− = 0 se ,12 0 se ,1 2 xx xx xf , esboce o gráfico e calcule f(-2) e f(1). 3 Questão 06: Converta de graus para radianos. a) 315°= b) 120°= c) 45°= d) 60°= Questão 07: Converta de radianos para graus. a) 6 5pi rad = b) 2 rad = c) 2 3pi rad = d) 4 7pi rad = Questão 08: Associe a função com o gráfico correspondente. 1. ( ) 2 2 1 += xxf ( ) 2. ( ) 29 xxf −= ( ) 3. ( ) 24 xxf −= ( ) 4. ( ) xxxf −= 3 ( ) Questão 09: Simplifique cada expressão. Escreva suas respostas sem expoentes negativos. a) 32200 − b) ( )( )2233 43 abba c) 2 2 1 2 32 3 3 − − yx yx Respostas das Atividades de Revisão Questão 01 a) ( )( ) +−+ 22 yxyxyx b) ( )( )44 +− xx c) ( )2baab + d) ( )221−x e) ( )( )43 +− xx f) ( )23−x 4 Questão 02 a) 3 3 + − x x b) 3 2 − − x x c) 4 4 + − x x d) x ba − e) 95 f) 1616 3.2 Questão 03 a) 3x b) 4 3v c) u 2 d) 3 2 1 w Questão 04 a) 8365427 23 +++ xxx b) 25102 ++ mm c) 2 2 12 t t +− d) 3 4 3 4 4 1 3 1 9 x x ++ Questão 06 a) 3 5pi b) 3 2pi c) 4 pi d) 3 pi Questão 07 a) 150° b) 114,6° c) 270° d) 315° Questão 08 1 – b 2 – d 3 – a 4 - c Questão 09 a) 26 b) 7548 ba c) 79y x 5 LIMITE DE UMA FUNÇÃO Vamos analisar o comportamento da função f definida por ( ) 22 +−= xxxf para valores de x próximos de 2. Para isso, vamos fazer o esboço do gráfico e completar a tabela com os valores de f(x) para valores de x próximos de 2, mas não iguais a 2. x 1 1,5 1,8 1,9 1,95 1,99 1,995 1,999 2 2,001 2,005 2,01 2,05 2,1 2,2 2,5 3 f(x) - + 6 Da tabela e do gráfico de f, vemos que, quando x estiver próximo de 2 (de qualquer lado), f(x) tenderá a 4. De fato, observa-se que podemos tornar x tão próximo de 2 quanto quisermos que f(x) se aproxima de 4. Expressamos isso, dizendo que o “limite da função ( ) 22 +−= xxxf quando x tende a 2 é igual a 4”. A notação para isso é: ( ) 42lim 2 2 =+− → xx x Em geral, usamos a seguinte notação: ( ) Lxf ax = → lim que deve ser lida assim: “f(x) tende a L quando x tende a a”. Ao procurar o limite de f(x) quando x tende a a não consideramos o que acontece em x = a. Na realidade, f(x) não precisa sequer estar definida quando x = a. O que importa é como f está definida próximo de a. A figura abaixo, mostra os gráficos de três funções que têm o mesmo limite L, embora f(a) é diferente de L (caso b) ou f(a) não está definida (caso c), pois não importa o que acontece em x = a. Vejamos outro exemplo: Estimar o valor de 1 1lim 21 − − → x x x . x 0,5 0,9 0,99 0,999 0,9999 1 1,0001 1,001 1,01 1,1 1,5 f(x) Analisando a tabela pode-se afirmar que: 1 1lim 21 − − −→ x x x = e 1 1lim 21 − − +→ x x x = Portanto, conclui-se que: 1 1lim 21 − − → x x x = - + 7 Graficamente: Agora, analise o limite da função ( ) = ≠ − − = 1 x se ,2 1 xse , 1 1 2x x xg graficamente. 1 1lim 21 − − −→ x x x = e 1 1lim 21 − − +→ x x x = Essa nova função g, tem o mesmo limite quando x tende a 1, tanto pela esquerda como pela direita. Isso comprova o que dissemos anteriormente: Ao procurar o limite de f(x) quando x tende a a não consideramos o que acontece em x = a. Na realidade, f(x) não precisa sequer estar definida quando x = a. O que importa é como f está definida próximo de a. Além disso, para que exista o limite de f(x) quando x tende a a é necessário que o limite à esquerda de a seja igual ao limite pela direita de a. ( ) ( ) ( ) LxfLxfLxf axaxax === +− →→→ lim e lim se, somente e se ,lim f(1) = 8 Atividades sobre Limites Questão 1: Seja f(x) a função definida pelo gráfico: Encontre, se existir: a) ( )xf x −→3 lim = b) ( )xf x +→3 lim = c) ( )xf x 3 lim → = d) ( )xf x −∞→ lim = e) ( )xf x +∞→ lim = f) ( )xf x 4 lim → = Questão 2: Seja f(x) a função definida pelo gráfico: Encontre, se existir: a) ( )xf x +−→ 2 lim = b) ( )xf x −−→ 2 lim = c) ( )xf x 2 lim −→ = d) ( )xf x +∞→ lim = Questão 3: Seja f(x) a função definida pelo gráfico: Encontre, se existir: a) ( )xf x +→0 lim = b) ( )xf x −→0 lim = c) ( )xf x 0 lim → = d) ( )xf x +∞→ lim = e) ( )xf x −∞→ lim = f) ( )xf x 2 lim → = 9 Questão 4: Seja f(x) a função definida pelo gráfico: Encontre, se existir: a) ( )xf x +→2 lim = b) ( )xf x −→2 lim = c) ( )xf x 2 lim → = d) ( )xf x +∞→ lim = e) ( )xf x −∞→ lim = f) ( )xf x 1 lim → = Questão 5: Seja f(x) a função definida pelo gráfico: Encontre, se existir: a) ( )xf x +→1 lim = b) ( )xf x −→1 lim = c) ( )xf x 1 lim → = d) ( )xf x +∞→ lim = e) ( )xf x −∞→ lim = Questão 6: Para a função f(x) encontre os limites, se existirem. a) ( )xf x 0 lim → = b) ( )xf x −→3 lim = c) ( )xf x +→3 lim = d) ( )xf x 3 lim → = e) ( )3f = 10 Questão 7: Para a função f(x) encontre os limites, se existirem. a) ( )xf x 1 lim → = b) ( )xf x −→3 lim = c) ( )xf x +→3 lim = d) ( )xf x 3 lim → = e) ( )3f = f) ( )xf x −−→ 2 lim = g) ( )xf x +−→ 2 lim = h) ( )xf x 2 lim −→ = i) f(-2)= Questão 8: Para a função f(x) encontre os limites, se existirem. a) ( )xf x 1 lim → = b) ( )xf x −→3 lim = c) ( )xf x +→3 lim = d) ( )xf x 3lim → = e) ( )3f = f) ( )xf x −−→ 2 lim Questão 9: Para a função f(x) encontre os limites, se existirem. a) ( )xg x 6 lim −→ = b) ( )xf x −→0 lim = c) ( )xf x +→0 lim = d) ( )xf x 4 lim → = e) As equações das assíntotas verticais. 11 Questão 10: Para a função g(x) encontre os limites, se existirem. a) ( )xg x −→2 lim = b) ( )xg x +→2 lim = c) ( )xg x 2 lim → = d) ( )xg x −→5 lim = e) ( )xg x +→5 lim = f) ( )xg x 5 lim → = g) g(5)= Questão 11: Para a função f(x) encontre os limites, se existirem. a) ( )xf x −→3 lim = b) ( )xf x +→3 lim = c) ( )xf x 3 lim → = d) ( )3f = e) ( )xf x −∞→ lim = f) ( )xf x +∞→ lim = Questão 12: Para a função f(x) encontre os limites, se existirem. a) ( )xf x −→2 lim = b) ( )xf x +→2 lim = c) ( )xf x 2 lim → = d) ( )2f = e) ( )xf x −∞→ lim = f) ( )xf x +∞→ lim = Questão 13: Para a função g(x) encontre os limites, se existirem. a) ( )xg x −→4 lim = b) ( )xg x +→4 lim = c) ( )xg x 4 lim → = d) ( )4g = e) ( )xg x −∞→ lim = f) ( )xg x +∞→ lim = 12 Questão 14: Para a função g(x) encontre os limites, se existirem. a) ( )xg x −→0 lim = b) ( )xg x +→0 lim = c) ( )xg x 0 lim → = d) ( )0g = e) ( )xg x −∞→ lim = f) ( )xf x +∞→ lim = Questão 15: Para a função F(x) encontre os limites, se existirem. a) ( )xF x −−→ 2 lim = b) ( )xF x +−→ 2 lim = c) ( )xF x 2 lim −→ = d) ( )2−F = e) ( )xF x −∞→ lim = f) ( )xF x +∞→ lim = Questão 16: Para a função F(x) encontre os limites, se existirem. a) ( )xF x −−→ 3 lim = b) ( )xF x +−→ 3 lim = c) ( )xF x 3 lim −→ = d) ( )3F = e) ( )xF x −∞→ lim = f) ( )xF x +∞→ lim = Questão 17: Para a funçãoφ encontre os limites, se existirem. a) ( )x x φ − −→ 2 lim = b) ( )x x φ + −→ 2 lim = c) ( )x x φ 2 lim −→ = d) ( )2φ = e) ( )x x φ −∞→ lim = f) ( )x x φ +∞→ lim = 13 Questão 18: Para a funçãoφ encontre os limites, se existirem. a) ( )x x φ −→4 lim = b) ( )x x φ +→4 lim = c) ( )x x φ 4 lim → = d) ( )4φ = e) ( )x x φ −∞→ lim = f) ( )x x φ +∞→ lim = Questão 19: Para a função f(x) encontre os imites, se existirem. a) ( )xf x −→3 lim = b) ( )xf x +→3 lim = c) ( )xf x 3 lim → = d) ( )3f = e) ( )xf x −∞→ lim = f) ( )xf x +∞→ lim = Questão 20: Para a função f(x) encontre os imites, se existirem. a) ( )xf x −→0 lim = b) ( )xf x +→0 lim = c) ( )xf x 0 lim → = d) ( )0f = e) ( )xf x −∞→ lim = f) ( )xf x +∞→ lim = Questão 21: Para a função G encontre os imites, se existirem. a) ( )xG x −→0 lim = b) ( )xG x +→0 lim = c) ( )xG x 0 lim → = d) ( )0G = e) ( )xG x −∞→ lim = f) ( )xG x +∞→ lim = 14 Questão 22: Para a função G encontre os imites, se existirem. a) ( )xG x −→0 lim = b) ( )xG x +→0 lim = c) ( )xG x 0 lim → = d) ( )0G = e) ( )xG x −∞→ lim = f) ( )xG x +∞→ lim = Respostas das Atividades sobre Limites Questão 1: a) -1 b) 3 c) ∃/ d) -1 e) 3 f) 3 Questão 2: a) 0 b) 0 c) 0 d) ∞+ Questão 3: a) 0 b) 0 c) 0 d) ∞+ e) ∞− f) 4 Questão 4: a) 0 b) 0 c) 0 d) ∞+ e) ∞− f) 1 Questão 5: a) ∞+ b) 1/2 c) ∃/ d)1/2 e) ∞− Questão 6: a) 3 b) 4 c) 2 d) ∃/ e) 3 Questão 7: a) 3 b) 2 c) - 2 d) ∃/ e) 1 f) -1 g) – 1 h) – 1 i) – 3 Questão 8: a) -1 b) 2 c) 2 d) 2 e) 2 f) 2 1 Questão 9: a) 0 b) ∞+ c) ∞− d) ∞− e) x = - 5, x = 4 e x = 0 Questão 10: a) 3 b) 1 c) ∃/ d) 2 e) 2 f) 2 g) 1,2(aprox.) Questão 11: a) -1 b) 3 c) ∃/ d) 1 e) -1 f) 3 Questão 12: a) 2 b) 0 c) ∃/ d) 2 e) 0 f) 2 15 Questão 13: a) 1 b) 1 c) 1 d) 1 e) ∞− f) ∞+ Questão 14: a) 3 b) 3 c) 3 d) 3 e) ∞+ f) ∞+ Questão 15: a) 0 b) 0 c) 0 d) 3 e) ∞+ f) ∞+ Questão 16: a) 2 b) 2 c) 2 d) 3 e) ∞− f) ∞+ Questão 17: a) ∞− b) ∞+ c) ∃/ d) 1 e) 2 f) 0 Questão 18: a) ∞+ b) ∞+ c) ∞+ d) indef. e) 0 f) -1 Questão 19: a) ∞− b) ∞− c) ∞− d) 1 e) 1 f) 2 Questão 20: a) 1 b) ∞− c) ∃/ d) -2 e) ∞+ f) ∞+ Questão 21: a) 0 b) 0 c)0 d) 0 e) ∃/ f) ∃/ Questão 22: a) 3 b) 3 c)3 d) 3 e) ∃/ f) 0 LIMITES INFINITOS Encontre se existir, o 20 1lim xx→ . 20 1lim xx −→ 20 1lim xx +→ -1 -0,5 -0,05 -0,01 -0,001 0 1 4 400 10000 1000000 0 0,001 0,01 0,05 0,5 1 1000000 10000 400 4 1 16 Portanto, +∞= → 20 1lim xx .I sso não significa que o símbolo de infinito é um número, nem que o limite existe. É apenas uma forma de expressar a não existência do limite, isto é, a função cresce ou decresce sem limitação quando x tende a zero. Da mesma forma, 20 1lim xx − → representado graficamente abaixo, é −∞=− → 20 1lim xx . ASSÍNTOTA VERTICAL Definição: Uma reta x = a é chamada de assíntota vertical do gráfico de uma função f, se f(x) tende a mais ou menos infinito, quando x tende a a pela esquerda ou pela direita. Exemplo: ∞= − +→ 3 2lim 3 xx −∞= − −→ 3 2lim 3 xx 17 ASSÍNTOTA HORIZONTAL Definição: Uma reta y = L é chamada de assíntota horizontal do gráfico de uma função f se f(x) tende a L, quando x tende mais ou menos infinito. Exemplo: ( ) xx x xf 1313 +=+= ( ) 3lim = +∞→ xf x ( ) 3lim = −∞→ xf x x = 3 é uma assíntota vertical y = 3 é uma assíntota horizontal 18 Técnicas para calcular Limites 1ª Limite de Polinômios quando ax → a) 34lim 2 5 +− → xx x = 2ª Limite de Funções Constantes a) 3lim 2→x = b) 3lim −∞→x = c) 3lim +∞→x = d) 3lim 0→x = 3ª Limite de nx quando +∞→x ou −∞→x a) 52lim x x +∞→ = b) 52lim x x −∞→ = c) 67lim x x − +∞→ = d) 67lim x x − −∞→ = 4ª Limite de Polinômios quando +∞→x ou −∞→x Um polinômio comporta-se como o seu termo de maior grau quando +∞→x ou −∞→x . a) 9247lim 35 −+− −∞→ xxx x = b) 15174lim 38 +−+− −∞→ xxx x = 5ª Limite de Funções Racionais quando ax → . Uma função racional é a razão entre dois polinômios. a) 3 45lim 3 2 − + → x x x = Esse método não funciona se o limite do denominador for zero. Entretanto, se o numerador e o denominador se aproximam de zero quando x se aproxima de a, então o numerador e o denominador terão um fator comum x – a, e o limite pode ser obtido simplificando-se os fatores comuns. b) 2 4lim 2 2 − − → x x x = c) 3 96lim 2 3 − +− → x xx x = 19 d) 12 82lim 24 −+ + −→ xx x x = 6ª Limite de Funções Racionais quando +∞→x ou −∞→x Uma função racional comporta-se como a razão entre os termos de mais alto grau no numerador e no denominador, quando +∞→x ou −∞→x .Atenção!! Essa técnica não se aplica para limites nos quais x se aproxima de um número finito a. a) 86 53lim − + +∞→ x x x = b) 52 4lim 3 2 − − −∞→ x xx x = c) 1 23lim 4 + − +∞→ x x x = 7ª Limite envolvendo radicais a) 2 2 0 39lim t t t −+ → = 8ª Limite de Funções definidas por partes a) ( )xf x 3 lim → se ( ) >+ ≤− = 3 xse ,13 3 xse ,52 x x xf b) ( )tg t 0 lim → se ( ) < ≥ = 0 tse 2,-t 0 tse ,2t tg 20 9ª Limite de uma Função Exponencial Consideremos os gráficos da função ( ) xaxf = , temos: a) x x 2lim +∞→ = b) x x −∞→ 3 5lim = 10ª Limite de uma Função Logarítmica Consideremos os gráficos da função ( ) axf xlog= , temos: a) ( )[ ]x x 3loglim +∞→ = b) ( ) +→ x x 2 1 0 loglim = 21 Atividades sobre Técnicas para calcular Limites Questão 01: Encontre, se existir: a) 4 16lim 2 4 − − → x x x = R: 8 b) 312 96lim 20 +− − → xx x x = R: -3 c) 43 56lim 2 2 1 −− ++ −→ xx xx x = R: - 4/5 d) 6 44lim 2 2 2 −+ +− → xx xx x = R: 0 e) 52 13lim − + +∞→ x x x = R: 3/2 f) 4 3lim +−∞→ yy = R: 0 g) 12 1lim − +∞→ xx = R: 0 h) 12 2lim 2 ++ − −∞→ xx x x = R: 0 22 i) 3 67lim 5 + − +∞→ x x x = R: ∞− j) 37 6lim 3 3 + − +∞→ t t x = R: - 1/7 k) 2 83 2 + + −→ t t t lim = R: 12 l) x x x 24 0 −+ → lim = R: 1/4 m) 6 2lim 22 −− + −→ xx x x = R: -1/5 n) 23 2lim 2 2 1 +− −+ → xx xx x = R: -3 o) ( ) h h h 255lim 2 0 −− → = R: -10 p) ( ) h h h 11lim 4 0 −+ → = R: 4 23 q) ( ) h h h 82lim 3 0 −+ → = R: 12 r) t t t 22lim 0 −− → = R: 4 2 − s) 3 81lim 2 9 − − → x x x = R: 108 t) 1 13 1 − − → x x x lim = R: 3 u) 2 164 2 − − → x x x lim R: 32 v) x x +∞→ lim R: ∞+ w) ( )x x − −∞→ 3lim R: ∞+ x) ( )5321lim xx x −+ +∞→ R: ∞− 24 y) 3 9lim 9 − − → x x x R: 6 z) 3 lim 3 − → x x x R: ∃/ Questão 02: Encontre, se existir: a) 36 6lim 26 − + → y y y = R: ∃/ b) 4 lim 22 −−→ x x x = R: ∞− c) 1 1lim 4 1 − − +→ x x x = R: 4 d) ( )[ ]xx x 4loglim 342 +→ R: 2 PROPRIEDADES DOS LIMITES Seja c uma constante e suponha que existam os limites ( ) 1lim Lxf ax = → e ( ) 2lim Lxg a = , então: 1ª - Lei da soma: O limite da soma é a soma dos limites ( ) ( )[ ] ( ) ( ) 21limlimlim LLxgxfxgxf axaxax +=+=+ →→→ 2ª - Lei da diferença: O limite da diferença é a diferença dos limites ( ) ( )[ ] ( ) ( ) 21limlimlim LLxgxfxgxf axaxax −=−=− →→→ 25 3ª - Lei do múltiplo constante ( )[ ] ( ) 1limlim cLxfcxcf axax == →→ 4ª - Lei do produto: O limite do produto é o produto dos limites ( ) ( )[ ] ( ) ( ) 21limlimlim LLxgxfxgxf axaxax ⋅=⋅= →→→ 5ª - Lei do quociente: O limite do quociente é o quociente dos limites, desde que o limite do denominador não seja zero. ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1 lim lim lim L L xg xf xg xf ax ax ax == → → → se 02 ≠L 6ª - Lei da potência ( )[ ] ( )[ ] nn ax n ax Lxfxf 1limlim == →→ onde n é um número inteiro positivo 7ª - cc ax = → lim 8ª - ax ax = → lim 9ª - nn ax ax = → lim 10ª - nn ax ax = → lim onde n é um número inteiro positivo. Se n for par, supomos que 0>a . 11ª - Lei da Raiz ( ) ( ) nn ax n ax Lxfxf 1limlim == →→ onde n é um número inteiro positivo. Se n for par, supomos que ( ) 0lim > → xf ax . ATIVIDADE APLICAÇÃO PROPRIEDADES DOS LIMITES Questão 01: Dado que ( ) 3lim −= → xf ax , ( ) 0lim = → xg ax e ( ) 8lim = → xh ax encontre, se existir, o limite. a) ( ) ( )[ ]xhxf ax + → lim = R: 5 26 b) ( )[ ]2lim xf ax→ = R: 9 c) ( )3lim xh ax→ = R: 2 d) ( )xfax 1lim → = R: 3 1 − e) ( ) ( )xh xf ax→ lim = R: 8 3 − f) ( ) ( )xf xg ax→ lim = R: 0 g) ( ) ( )xg xf ax→ lim = R:∃/ h) ( ) ( ) ( )xfxh xf ax − → 2lim = R: 11 6 − ALGUMAS APLICAÇÕES DO CÁLCULO DE LIMITES Questão 01: A água de um reservatório com 100.000 litros evapora-se à taxa de 10% ao mês. a) Em quantos meses a água ficará reduzida à terça parte? Dados: 48,0 3 1log −= e 05,09,0log −= . R: 6,9≅ meses b) O que acontecerá com a água ao longo do tempo? 27 Questão 02: Uma pediatra após estudar o crescimento médio das crianças de determinado município, com idades que variam de 1 a 14 anos, obteve a fórmula ( )th ⋅= 8,010log , em que h é a altura, em metros, e t é a idade, em anos. a) Baseado nesse estudo, qual a altura de uma criança de 10 anos? R: 1,3 m b) Se essa fórmula fosse válida para qualquer idade, qual seria a altura máxima de uma pessoa ao longo do tempo? Questão 03: (UFU-MG) Sabendo-se que 3 43lim 2 = − + → mx mx x e que mx ≠ então podemos afirmar que: R: m = 13 2 a) m é maior do que 4. b) m é menor do que – 4. c) m [ ]4,1∈ . d) m [ ]1,4−∈ . e) não existe m, tal que 3 43lim 2 = − + → mx mx x . Questão 04: Um fio é estendido horizontalmente, como mostra a figura. Diferentes pesos são pendurados no centro do fio e os deslocamentos verticais correspondentes são medidos. Quando o peso é excessivo, o fio se rompe. Com base nos dados da tabela a seguir, qual é o maior deslocamento possível deste tipo de fio? LIMITES E CONTINUIDADE Verifique se as funções representadas nos gráficos abaixo são contínuas. - Na figura a, a função f não está definida em c; - Nas figuras b e c, o limite de f(x) não existe quando x se aproxima de c; - Na figura d, o valor da função e o valor do limite em c são diferentes. 28 Portanto, as funções apresentadas não são contínuas. Definição: Dizemos que uma função f é contínua em um ponto a se as seguintes condições estiverem satisfeitas: 1. f(a) está definida2. f(x) lim ax→ existe 3. f(a)f(x) lim ax = → Se uma ou mais condições desta definição, não estiver satisfeita, então diremos que f tem uma descontinuidade no ponto x = a. Exemplo 01: Para as funções apresentadas a seguir: 2 42 − − = x x f(x) = ≠ − − = 2xse3, 2xse, 2x (x)g 2 4 x = ≠ − − = 2xse4, 2xse, 2x (x)h 2 4 x a) Faça um esboço do gráfico; b) Encontre o limite quando x tende a 2; c) Analise se são contínuas em x = 2. 29 Exemplo 02: Seja RR:f → definida por = >− ≤+ 5xse2x,16 5xse1,x f(x) . Verifique se f é contínua no ponto a = 5. Atividades sobre Limites e Continuidade Questão 01: Para as funções abaixo: Encontre os limites laterais e bilaterais quando x = a, se eles existirem. Encontre f(a) e diga se f(x) é contínua ou descontínua em x = a. a) b) c) d) e) f) 30 Questão 02: Para as funções abaixo, descreva o limite em x = a na notação de limite apropriado. Questão 03: Para a função f abaixo, encontre: a) ( )xf x −→2 lim = b) ( )xf x +→2 lim = c) ( )xf x 2 lim → = d) f(2) = e) ( )xf x −∞→ lim = f) ( )xf x +∞→ lim = Questão 04: Use os gráficos de f e g, apresentados a seguir, para achar os limites que existam. Se os limites não existirem, explique por quê. a) ( ) ( )[ ]xgxf x + −→2 lim b) ( ) ( )[ ]xgxf x + →0 lim c) ( ) ( )[ ]xgxf x + +→0 lim d) ( ) ( )[ ]xgxf x + −→0 lim e) ( ) ( )xg xf x +→ 1 lim 2 f) ( ) ( )xf xg x + → 1lim 2 a) b) c) d) 31 Questão 05: Suponha que f e g são funções contínuas tais que f(2) = 1 e ( ) ( )[ ] 134lim 2 =+ → xgxf x . Encontre: a) ( )xg x 2 lim → = b) g(2) = ATIVIDADES DE REVISÃO DE CONTEÚDOS Questão 01. Encontre, se existir: a) 34 12lim 2 2 3 ++ −− −→ xx xx x R: 2 7 b) 2 8lim 3 2 + + −→ h h h R: 12 c) 82 4lim 22 −− − −→ zz z z R:∃/ d) 635lim 23 2 −+ −→ xx x R: - 34 e) ( ) x xx x 164 3lim 3 2 8 − + → R: 232 + f) 23 52lim 2 2 ++ − −∞→ xx x x R: 3 2 g) 23 52lim 4 2 ++ − +∞→ xx x x R: 0 h) 23 52lim 2 3 ++ − +∞→ xx x x R: ∞ i) 1 1lim 1 − − → h h h R: 2 1 j) 3 lim 3 −+→ x x x R: ∞ 32 Questão 02: Use o gráfico para determinar cada limite, quando existir: 2.1 a) ( )xf x −→2 lim = b) ( )xf x +→2 lim = c) ( )xf x 2 lim → = d) ( )xf x −→0 lim = e) ( )xf x +→0 lim = f) ( )xf x 0 lim → = 2.2 a) ( )xf x −→2 lim = b) ( )xf x +→2 lim = c) ( )xf x 2 lim → = d) ( )xf x −→0 lim = e) ( )xf x +→0 lim = f) ( )xf x 0 lim → = g) Determine f(2). f) Para que valor de x a função é descontínua? 33 DERIVADA Generalizando temos: Portanto, numa reta a inclinação ou taxa de variação é sempre constante não importando os pontos escolhidos para calcular a variação. Agora responda: em uma curva a taxa de variação também permanece constante? Vejamos como se comporta a inclinação da reta tangente sob a função 2xy = . x y x y 6 -3 Inclinação negativa 34 Para calcular a inclinação da reta tangente, sempre precisamos de dois pontos. Em uma curva, dois pontos determinam uma reta secante. Veja: Inclinação nula Inclinação positiva 35 Para calcular a inclinação da reta tangente, faz-se necessário diminuir a distância entre esses dois pontos até que a inclinação da reta secante seja igual à inclinação da reta tangente. Observe: Generalizando temos: 36 Definição de derivada como um limite: ( ) ( ) h xfhxf xf h )(lim 0 ' −+ = → Exemplo: Calcular a inclinação da reta tangente ao gráfico da função 2xy = em x = 4 usando a definição de limite. Após, encontrar a expressão que fornece a inclinação da reta tangente à qualquer ponto sob a parábola 2xy = . 37 ( ) )( função da derivada' xfxf = ( ) ( ) =→= xfxxf '2 ( ) ( ) =→= xfxxf '3 ( ) ( ) =→= xfxxf '4 ( ) ( ) =→= xfxxf '5 ( ) ( ) =→= xfxxf n ' Notações para derivada ( ) ( ) ( ) ( ) yDxfDxDfxf dx d dx dyyxf xx ====== '' REGRAS PARA OBTENÇÃO DA DERIVADA DE UMA FUNÇÃO 1ª - Regra da Potência a) x y 1= b) ( ) −= − 2 1 3txf c) ( ) 743 213 +−= xxxg d) uuuuy 38 2 74 3 1 43 −+−= − = ( ) ( ) =→= xfxxf ' 38 2ª – Derivada de uma Função Constante 0' =→= ycy a) ( ) 2=xf b) ( ) 4 1 −=xf 3ª – Regra da Soma e da Diferença * ( ) ( )[ ] ( ) ( )xgdx d xf dx d xgxf dx d +=+ * ( ) ( )[ ] ( ) ( )xgdx d xf dx d xgxf dx d −=− a) [ ]5610412 3458 +−+−+ xxxxxdxd = b) ( ) 743 2 1 3 +−= xxxf = 4ª – Regra da Cadeia a) ( ) ( ) oente base xxxf exp523 187 → −+= 44 344 21 = b) ( ) 9 4 3 783 ++−= x xxxf = y = 2 x y 39 c) ( ) ( )3 459 37164 1 −+− = xxx xf = d) ( ) ( )5 323 93 4 − − = tt tg = e) ( ) 21 xxg −= = 40 Atividades Derivadas – Lista 1 Questão 01: Encontre a derivada das funções abaixo: a) ( ) 2rrf pi= b) ( ) 1063 2 −+= xxxf c) ( ) bawwf += 2 d) ( ) 3 2 114 −−= xxf e) ( ) 54 53 xxxf += f) ( ) 64 22 1 x xxf += g) 74xy = h) 123xy −= i) 123 8 ++= xxy j) += 2 12xy k) dcxbxaxy +++= 23 com a, b, c, d constantes l) xxy 23 8 +−= − m) ( ) 73 1xxxf += − n) ( ) ( )22 13 += xxf 41 o) ( ) 21xxf = p) 3 2xy = q) 5 2− = xy r) ( ) 3 3 4 rrv pi= s) ( ) ( )316xxf = t) 3 xy = u) 3 23 4 xxy −= v) 5 2 xxy += w) 33 2 2 ttu += x) 5 26 += xyQuestão 02: Encontre ( )3'f , se ( ) ( )53103 xxf −= . Questão 03: Se 3 10 x y = , então ( )5,0'y é? 42 Questão 04: Se ( ) 12 += xxg , então ( )4'g é: Questão 05: Se ( ) ( )753 xxg −= , então ( )80,'g é: Questão 06: Se 3 50 t y ,= , então ( )1'y é: Questão 07: Encontrar a equação da reta tangente à curva no ponto dado: a) ( ) 22xxxf −= , (1,-1) b) ( ) ttth 33 += , (1,4) c) ( ) 1+= xxg , (8,3) 43 Respostas Lista 1 Questão 01: a) ( ) rrf ' pi2= b) ( ) 66 += xxf ' c) ( ) awwf 2=' d) ( ) 4' 2 3 x xf = e) ( ) 65 2512 xxxf −−= ' f) ( ) 73 122 xxxf −= ' g) 628xy =' h) 1136xy −=' i) 224 7 += xy ' j) 2='y k) cbxaxy ++= 23 2' l) xx y 1249 ' += m) ( ) 84' 73 xxxf − − = n) ( ) xxxf 1236 2' += o) ( ) 32xxf −= ' p) 33 2 x y =' q) 5 7 ' 5 2 x y −= r) ( ) 24 rrv ' pi= s) ( ) 228812 xxf .' = t) 3 2 ' 3 1 x y = u) 3 3' 3 2 3 4 x xy −= v) 5 3 ' 5 21 x y += w) t t u 3 3 2 3 ' += x) ( )5 4 ' 265 6 + = x y 44 Questão 02: - 45 Questão 03: - 480 Questão 04: 3 1 Questão 05: - 35 Questão 06: - 1,5 Questão 07: a) 23 +−= xy b) 26 −= xy c) 3 5 6 += xy 5ª – Regra do Produto uvvuy vuy ⋅+⋅= ⋅= ''' a) Se ( )( )xxxy +−= 32 714 encontre 'y . b) Se ( ) ( )( )53 214 xxxg −= encontre ( )xg ' . 45 6ª – Regra do Quociente 2 '' ' v uvvuy v uy ⋅−⋅ = = a) ( ) 1 1 4 2 + − = x x xf b) ( ) 6 2 3 2 + −+ = x xx xf Derivadas Sucessivas Se ( ) 2423 234 +−+−= xxxxxf , calcular a derivada de ordem cinco. ( ) 2423 234 +−+−= xxxxxf 46 Atividades Derivadas – Lista 2 Questão 01: Encontre a derivada das funções apresentadas abaixo: a) ( ) ( ) −+= 4 1263 2 xxxf b) ( ) ( )( )4323 287 −− +−+= xxxxxf c) ( ) ( )( )417 +−= xxxf d) ( ) ( )( )45 213 xxxf −−= e) ( ) ( )( )11 +−= xxxf f) ( ) ( )cbxaxxf ++= 27 g) ( ) ( )( )uaauuf 24 2 −−= h) ( ) 13 42 − + = x x xf i) ( ) 1 1 + − = t t tf j) ( ) 1 153 2 − −+ = t tt tf k) ( ) 2 2 2 − − = t t tf l) ( ) 25 4 x x xf − − = m) ( ) 22 75 − + = x x xf n) ( ) ( ) bt at tf − − = 2 Questão 02: Nos itens abaixo, calcule dx dy quando x = 1. a) 3 12 + − = x xy b) 5 14 2 − + = x xy c) ( )123 5 + + = −x x xy Questão 03: Nos itens abaixo, calcule a derivada de segunda ordem: a) xxxy +−= 23 57 b) 3212 2 +−= xxy c) x xy 1+= d) ( )( )xxxy +−= 32 735 Questão 04: Um quadrado de lado l está se expandindo segundo a equação 22 t+=l , onde a variável t representa o tempo. Determinar a taxa de variação da área desse quadrado no tempo t = 2. 47 Questão 05: 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 ( ) ( )28050 ttV −= . Determinar: a) A taxa de variação média do volume de água no reservatório durante as 10 primeiras horas de escoamento. b) A taxa de variação do volume de água no reservatório após 8 horas de escoamento. c) A quantidade de água que sai do reservatório nas 5 primeiras horas do escoamento. 48 Folha para resolução de questões 49 Respostas Lista 2 Questão 01: a) ( ) 12 2 318 2' +−= xxxf b) ( ) 5432' 32481415 xxxxxf ++− − = c) ( ) 2714' += xxf d) ( ) 348' 43027 xxxxf ++−= e) ( ) xxf 2' = f) ( ) baxxf 714' += g) ( ) aauuuf 2824 2' ++−= h) ( ) ( )2 ' 13 14 − −= x xf i) ( ) ( )2 ' 1 2 + = t tf j) ( ) ( )2 2 ' 1 463 − −− = t tt tf k) ( ) ( )2 2 ' 2 24 − −+− = t tt tf l) ( ) ( )22 2 ' 5 58 x xx xf − −+− = m) ( ) ( )2 ' 22 24 − −= x xf n) ( ) ( )2 22 ' 22 bt aabbtt tf − −+− = Questão 02: a) 16 7 b) 8 13 − c) – 29 Questão 03: a) 1042'' −= xy b) 24'' =y c) 3 '' 2 x y = d) xxy 96700 3'' −= Questão 04: 48 unid. área/unid. tempo Questão 05: a) – 7500 l /hora b) – 7200 l /hora c) 38.750 l 50 REGRAS DE DIFERENCIAÇÃO 1. cy = 0=′y 2. nxy = 1 −=′ nxny 3. )(xfcy ⋅= )(xfcy ′⋅=′ 4. vuy ±= vuy ′±′=′ 5. vuy ⋅= uvvuy ⋅′+⋅′=′ 6. v uy = [ ]2v uvvuy ⋅ ′ −⋅′ =′ 7. [ ]nxfy )(= [ ] )()( 1 xfxfny n ′⋅=′ − 8. uay = uaay u ′⋅⋅=′ ln 9. uey = uey u ′⋅=′ 10. ( )uy alog= au uy ln⋅ ′ =′ 11. )ln( xy = x y 1=′ 12. ( )uy ln= u uy ′ =′ 13. ( )useny = uuy ′⋅=′ )cos( 14. ( )uy cos= uuseny ′⋅−=′ )( 15. ( )utgy = uuy ′⋅=′ )(sec2 16. ( )ugy cot= uuy ′⋅−=′ )(seccos 2 17. ( )uy sec= ( ) ( ) uutguy ′⋅⋅=′ sec 51 18. ( )uy seccos= ( ) ( ) uuguy ′⋅⋅−=′ cotseccos 19. ( )useny 1−= ( )21 u uy − ′ =′ 20. ( )uy 1cos−= ( )21 u uy − ′ −=′ 21. ( )utgy 1−= ( )21 u uy + ′ =′ 22. ( )ugy 1cot −= ( )21 u uy + ′ −=′ RELAÇÕES TRIGONOMÉTRICAS * )xcos( )xsen()x(tg = * )xsen( )xcos()x(gcot = * 1)x(gcot)x(tg = * 1)x(eccos)xsen( = * 1)xsec()xcos( = * )xcos( 1)xsec( = * )xsen( 1)x(eccos = * 1)x(cos)x(sen 22 =+ * )x(sec1)x(tg 22 =+ * )x(eccos1)x(gcot 22 =+ * )xcos()xsen(2)x2sen( = * )x(tg1 )x(tg 2)x2(tg 2 − = * 1)x(cos2)x(sen21)x(sen)x(cos)x2cos( 2222 −=−=−= 52 Atividades Derivadas – Lista 3 Questão 01: Encontre a derivada das funções apresentadas abaixo: a) ( ) xxexf = b) ( ) ( )tttf −⋅= 1 c) ( ) 21 x e xf x + = d) ( ) ( )xtgxxf ⋅= 2 e) ( ) ( )x xseny cos1+ = f) ( )xy sec= , encontre 4 '' piy g) ( )xsen dx d 2 h) ( )12 +xtg dx d i) ( )( ) 85 cot1 −⋅+ xgx dx d j) ( )( )xsen dx d cos1+ k) ( )wt dt d sec , onde w é constante l) ( )9cos 2 +x dx d m) ( ) ( )24xtgxf = n) ( ) ( )xxf 5cos4= o) ( ) = 2 1 x senxf p) ( ) ( )72sec2 xxf = q) ( ) ( )xxf 5cos= r) ( )xsenxy 523= s) = x xy 1sec5 t) ( )( )xy coscos= u) 3 12 5 + − = x xy v) ( )23xseny = , encontre ''y w) ( ) ( )xsenxxy 25cos −⋅= x) ( ) ( )3xsenxf = y) ( )xseny 3= 53 Folha para resolução de questões 54 Folha para resolução de questões55 Respostas – Lista 3 Questão 01: a) ( ) ( )xexf x += 1' b) ( ) t t tf 2 3 2 1 ' −= c) ( ) ( )22 2 ' 1 1 x xey x + − = d) ( ) ( ) ( )xxxtgxxf 22' sec2 ⋅+⋅= e) ( )xy cos1 1 ' + = f) 23 4 '' = piy g) ( )x dx d 2cos2= h) ( )1sec2 22 +⋅= xx dx d i) ( ) ( ) ( )( ) ⋅+ ⋅+⋅− = 95 254 cot1 seccos8cot40 xgx xxxgx dx d j) ( ) ( )( ) ( ) ⋅+ +⋅− = x xxsen dx d cos12 cos1cos k) ( ) ( ) wt wttgwtw dt du 2 sec ⋅⋅ = l) ( )92 2 +⋅−= xsenx dx d m) ( ) ( )22' 4sec8 xxxf ⋅= n) ( ) ( ) ( )xxsenxf 4' cos20 ⋅⋅−= o) ( ) ( )3 2 ' 1cos2 x x xf −= p) ( ) ( ) ( )7726' sec28 xtgxxxf ⋅⋅= q) ( ) ( )( )x xsex xf 5cos2 55 ' − = r) ( ) ( ) ( )xxsexxxsenxy 5cos51053 322' ⋅+= s) ⋅ − = x tg x x x xy 11sec1sec5 34' t) ( )[ ] ( )xsenxseny ⋅= cos' 56 u) ( ) ( )4 2 ' 12 533 + − = x xy v) ( ) ( )222'' 3363cos6 xsenxxy −= w) ( ) ( ) ( )xsenxsexxxy 2555cos' −⋅−= x) ( ) ( )32' cos3 xxxf ⋅= y) ( ) ( ) ( )xxsenxf cos3 2' ⋅= É POSSÍVEL UMA FUNÇÃO DEIXAR DE SER DIFERENCIÁVEL? A derivada de uma função é definida naqueles pontos onde o limite existe. Esses pontos são chamados de pontos de diferenciabilidade para f, e os pontos onde o limite não existe são chamados de pontos de não diferenciabilidade para f. Geometricamente, os pontos de diferenciabilidade de f são aqueles onde a curva y = f(x) tem uma reta tangente e os pontos de não diferenciabilidade são aqueles onde a curva não tem reta tangente. Os pontos de não diferenciabilidade mais comumente encontrados podem ser classificados como: Picos Pontos de descontinuidade Pontos de tangência vertical TEOREMA: Se f for diferenciável em a, então f é contínua em a. A recíproca deste teorema é verdadeira? É falsa, pois há funções que são contínuas, mas não são diferenciáveis. Por exemplo, a função f(x) = |x|, é contínua em x = 0, mas não é diferenciável em x = 0. Observe o gráfico: 57 Atividades Questão 01: Indique qual(is) do(s) gráfico(s) abaixo, apresentam pontos de não diferenciabilidade: Questão 02: Esboce o gráfico da derivada da função cujo gráfico é dado. a) b) c) d) 58 Questão 03: Encontre a expressão da função f(x) que representa o gráfico abaixo. Após faça a sua derivada e represente-a no mesmo sistema cartesiano. Questão 04: O gráfico da f’(x) está esboçado abaixo. Analisando o gráfico, qual deve ser o grau da função f(x)? Questão 05: Associe as funções representadas graficamente em 1, 2, 3, e 4 com os gráficos de suas derivadas a, b, c, d. 59 Questão 06: Cada figura abaixo mostra o gráfico de uma função em um intervalo fechado D. Em que pontos do domínio a função é: a) derivável? b) contínua, mas não derivável? c) nem contínua nem derivável? Atividades Derivadas – Lista 4 Questão 01: Determinar a equação da reta tangente à curva ( ) 42 −= xxf no ponto P (3,5) fazendo a representação gráfica. Questão 02: Determinar a equação da reta tangente à curva ( ) 29 xxg −= no ponto P (1,8) fazendo a representação gráfica. Questão 03: Determinar a equação da reta tangente à curva ( ) 12 −= xxf em x = 5. Questão 04: Determinar a equação da reta tangente à curva ( ) 4 12 2 − = x xh em x = 1. Questão 05: A posição de uma partícula é dada pela equação, ( ) ttttfs 96 23 +−== onde t é medido em segundos, e s em metros. a) Encontre a velocidade no instante t. b) Qual é a velocidade depois de 2s? E depois de 4s? c) Em que instante a partícula está em repouso? Figura 2 Figura 1 60 Questão 06: No instante t = 0 um corpo inicia seu movimento em linha reta. Sua posição no instante t é dada por ( ) 216 ttts −= . Determinar: a) a velocidade média do corpo no intervalo de tempo [2,4]; b) a velocidade do corpo no instante t = 2; c) a aceleração média no intervalo [0,4]; d) a aceleração no instante t = 4. Questão 07: Dadas as funções ( ) xxf 25 −= e ( ) 13 2 −= xxg , determinar: a) ( ) ( )11 '' gf + b) ( ) ( )202 '' −− gf c) ( ) ( )22 'ff − d) ( )[ ] ( ) ( )00 2 10 ' 2 ' ggg ++ e) − 2 5 2 5 2 5 ' ' g f f Questão 08: Determinar a derivada das funções: a) 132 2 3 −+= xxy b) − + = 1 1 x x ey c) ( ) ( )2232 13 xxxy −⋅+= para ( )1'y Questão 09: A equação da reta tangente ao gráfico de ( )xfy = no ponto (2,5) é 13 −= xy . Determine ( )2'f . Questão 10: Dado que ( ) 13 −=f e que ( ) 53' =f , encontre uma equação para a reta tangente ao gráfico de ( )xfy = no ponto onde x = 3. Questão 11: Seja bxaxy += 2 . Encontrar os valores de a e b, sabendo que a tangente à curva no ponto (1,5) têm inclinação igual a 8. 61 Folha para resolução de questões 62 Respostas Lista 4 Questão 01: y = 6x -13 Questão 02: y = -2x + 10 Questão 03: 3 4 3 += xy Questão 04: 3 4 3 8 −−= xy Questão 05: a) ( ) 9123 2 +−= tttv b) R: - 3m/s e 9m/s c) R: t = 1 s e t = 3s Questão 06: a) 10 u.v. b) 12 u.v. c) -2 u. a. d) -2 u.a. Questão 07: a) 4 b) 8 c) 3 d) – 1 e) 15 2 Questão 08: a) ( )343ln3 132' 2 +⋅⋅= −+ xy xx b) ( )2 1 1 ' 1 2 − − ⋅= − + x ey x x c) 0 Questão 09: 3 Questão 10: 165 −= xy Questão 11: a = 3 e b = 2 DERIVADA IMPLÍCITA Em algumas aplicações as variáveis estão relacionadas por uma equação em vez de uma função. Nesses casos, ainda é possível determinar a taxa de variação de uma variável em relação à outra utilizando a técnica da derivação implícita. Como um exemplo, considere a equação: 422 =+ yx 63 O gráfico dessa equação é o círculo dado na figura abaixo. Este gráfico não é o gráfico de uma função, pois, por exemplo, há dois pontos no gráfico de coordenadas x igual a 1. (As funções devem satisfazer o teste da reta vertical). Considerando o gráfico: a) Use derivação implícita para calcular dx dy . b) Encontre as equações das retas tangentes ao gráfico no ponto de abcissa 1 e - 1. 64 Atividades Derivadas – Lista 5 Questão 01: Utilizando derivação implícita, calcule dx dy : a) 122 =− yx R: y xy =' b) xxy =− 25 3 R: 4 ' 5 61 y xy += c) 2244 xyxy −=− R: ( ) ( )12 12 2 2 ' − − = yy xxy d) xyyx +=+ 32 22 R: 2 ' 61 41 y xy − − = e) 5=xy R: x yy −=' f) ( ) 82 5 =+yx R: ( ) x yy 5 2 ' + −= g) 14 223 =− xyx R: x y yxyx xy y 2 34 2 38 22 2 ' −= − = h) 3333 yxyx =+ R: ( )( )32 32 ' 1 1 xy yxy − − = i) 322 =+ xyyx R: ( )( )yxx yxyy 2 2 ' + −− = j) 162 =yx R: x y 3 −k) 5332 =−+ xxyyx R: 22 3 3 23 xyx xyy + −− 65 l) 324060 4 1 4 3 =yx R: x y3− Questão 02: Uma escada de 10 m de comprimento está encostada numa parede. a) Encontre uma equação relacionando x e y. b) Se o pé da escada tiver sendo puxado ao longo do solo à taxa de 3 metros por segundo, quão rápido o alto da escada está escorregando para baixo, ao longo da parede, no instante em que o pé da escada estiver a 8 m da parede? R: - 4 m/s Questão 03: A que taxa o nível do líquido diminui dentro de um tanque cilíndrico vertical se bombearmos o líquido para fora a uma taxa de 3.000 L/min? R: 2 3 rpi − 10 x y 66 Atividades Derivadas – Lista 6 Questão 01: Encontre a derivada: a) ( )1ln 3 += xy b) ( )( )xseny ln= c) ( ) ( )xxf ln= d) ( )( )xseny += 2log10 e) − + 2 1ln x x dx d f) ( )xy 2ln= g) ( )( )2ln xy = h) ( )xy −= 2ln i) ( ) ( )( )θθ cosln=f j) ( ) ( )4log 23 −= xxf k) ( ) xxf ln= l) ( ) ( )xxxf ln⋅= m) ( ) ( )xexf x ln⋅= n) ( ) 1log3 += ssf Questão 02: Um líquido goteja num recipiente. Após t horas, há 2 1 5 tt − litros no recipiente. Qual a taxa de gotejamento de líquido no recipiente, em l/h, quando t = 16 horas? Questão 03: Uma mancha de óleo se alastra sempre circularmente. Ache a taxa na qual a área A da superfície da mancha varia em relação ao raio r do círculo. 67 Questão 04: Vemos a seguir o gráfico da função f com domínio restrito. Determine os pontos em que a reta tangente é horizontal. a) b) 68 Questão 05: A figura representa o gráfico de ( ) ( )xsenxxf += 2 1 para pipi 22 ≤≤− x . Determine as coordenadas dos pontos A, B, C, e D. 69 Folha para resolução de questões 70 Respostas – Lista 6 Questão 01: a) 1 3 3 2 ' + = x xy b) ( )xgy cot' = c) ( ) ( )xxxf ln2 1 ' = d) ( ) ( )( ) ( )10ln2 cos ' xsen xy + = e) ( )( )212 5 −+ − = xx x dx d f) x y 1' = g) ( ) x xy ln2' = h) ( )xy −−= 2 1 ' i) ( ) ( )θθ tgf −=' j) ( ) ( ) ( )3ln4 2 2 ' − = x x xf k) ( ) x xf 2 1 ' = l) ( ) ( ) x x xf 2 2ln ' + = m) ( ) ( ) += x xexf x 1ln' n) ( ) ( ) ( )3ln12 1 ' + = s sf Questão 02: 4, 875 l/h Questão 03: ( ) rrA ' pi2= Questão 04: a) 2; 4 pi e − 2; 4 5pi b) − 2; 4 3pi e 2; 4 7pi Questão 05: A = (-4,2; -1,2) B = (-2,1; -1,9) C = (2,1; 1,9) D = (4,2;1,2) 71 ATIVIDADES DE REVISÃO DE CONTEÚDOS Questão 01. Encontre as derivadas das funções abaixo: a) ( ) ( )xexf x 3cos2 ⋅= R: ( ) ( ) ( )( )xsenxexf x 333cos22' −= b) ( ) −= uuf 2 cos pi R: ( ) −= usenuf 2 ' pi c) ( ) ( ) ( )θθθ 2cos2 2 senf ⋅= R: ( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ]22' cos2cos24 θθθθθθ +−= sensenf d) ( ) xexf = R: ( ) x e xf x 2 ' = e) Encontre a derivada de ordem 6 da função ( ) ( )xsenxf −= . R: ( ) ( )xsenxf =6 f) ( ) 3 2 45 +−= xxxf R: ( ) ( )3 22 ' 453 110 +− − = xx x xf g) ( ) 6 2 2 1 −= z zzg R: ( ) + −= 32 2' 12121 z z z zzg h) ( ) 3 76 43 − + = t t ts R: ( ) ( )( )4 2 ' 76 43135 − +− = t t ts i) ( ) ( )212sec += zzg R: ( ) ( )[ ] ( )[ ] ( )481212sec 22' +⋅+⋅+= zztgzzg j) ( ) ( )ssgsh 2cot 3 −= R: ( ) ( ) ( )ssssh 2seccos23 322' −⋅+−= Questão 02. Encontrar a equação da reta tangente à curva 43 12 − + = x xy no ponto de abcissa x = - 1. R: 49 411 −− = xy 72 Questão 03. Em que pontos o gráfico da função xxxy 2 2 3 3 1 23 +−= tem tangente horizontal? R: 3 2 ,2 e 6 5 ,1 Questão 04: Use derivação implícita para determinar a inclinação do gráfico no ponto dado: a) 54 23 −=− xy ; x = 3, y = 1 R: ( ) 2 11,3' =y b) 23 =xy ; 4 1 −=x , y = - 2 R: ( ) 3 82,4 1' −=−−y Questão 05: Suponha que o óleo derramado através da ruptura de um navio-tanque se espalhe em uma forma circular cujo raio cresce a uma taxa constante de 2 pés/s. Com que velocidade a área do derramamento está crescendo quando seu raio for de 60 pés? R: spésspés /754/ 240 22 ≅pi Questão 06: Encontre a derivada das funções: a) ( ) ( )xsenxxf 3−= R: ( ) ( )xxf cos31' −= b) ( ) ( ) ( )xtgxsenxf 10+= R: ( ) ( ) ( )xxxf 2' sec10cos += c) ( ) ( )tttg cos3 ⋅= R: ( ) ( ) ( )tsenttttf 32' cos3 −= d) ( ) ( ) ( )θθθ θ geh cotseccos ⋅+= R: ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )θθθθθ θ 2' seccoscotcotseccos −+−= gegh e) ( ) ( )( )θ θθ sec1 sec + =f R: ( ) ( ) ( )( )[ ]2 ' sec1 sec θ θθθ + = tgf 73 Folha para resolução de questões 74 Problemas de Otimização e a Aplicação da Derivada – Lista 7 Otimização é nome dado ao processo utilizado para tornar ótimo, como por exemplo, minimizar os custos e maximizar os lucros. Questão 01: Encontre as dimensões de um retângulo com perímetro de 100 m, cuja área é a maior possível. Escreva uma expressão para a área desse retângulo em função do comprimento. Qual é a maior área possível? Faça um esboço do gráfico. R: 2 625 m Questão 02: Uma caixa aberta deve ser feita de uma folha de papelão medindo 16 cm por 30 cm, destacando-se quadrados iguais dos 4 cantos e dobrando-se os lados, conforme mostra a figura. Qual é o tamanho dos lados dos quadrados para se obter uma caixa com o maior volume? Qual é este volume? Faça um esboço do gráfico. R: 3 10 3726mV ≅ Questão 03: Um fazendeiro tem 2400 m de cerca e quer cercar um campo retangular que está na margem de um rio reto. Ele não precisa de cerca ao longo do rio. Quais são as dimensões do campo que tem a maior área? Qual é essa área? Faça um esboço do gráfico. R: 600 x 1200 2000.720 mA = Questão 04: Deve-se construir uma caixa de base retangular, com uma folha medindo 40 cm de largura e 52 cm de comprimento, retirando-se quadrados iguais dos 4 cantos e dobrando- se os lados, conforme mostra a figura. Determine o tamanho do lado do quadrado que permite construir uma caixa de volume máximo. R: x = 7,47 cm V = 3 6.937,57 cm 75 Questão 05: Um recipiente cilíndrico, aberto em cima, deve ter a capacidade de 3 375 cmpi . O custo do material usado para a base do recipiente é de 15 centavos por 2cm e o custo do material usado para a parte curva é de 5 centavos por 2cm . Se não há perda de material, determine as dimensões que minimizem o custo do material. R: r = 5 cm h = 15 cm Questão 06: Uma caixa sem tampa, de base quadrada, deve ser construída de forma que o seu volume seja 3 2500 m . O material da base vai custar R$ 1.200,00 por 2m e o material dos lados R$ 980,00 por 2m . Encontre as dimensões da caixa de modo que o custo do material seja mínimo. R: x =15,983 m y = 9,785 m Questão 07: A janela de uma casa tem a forma da figura abaixo. Sabendo que o perímetro da janela é de 714 cm, calcule as dimensões x e y que permitem uma maior entrada de luz. Adote 14,3=pi . R: x = y = 100 cm. 76 Questão 08: O custo e a receita total com a produção e comercialização de um produto são dados por: qqC 2,2600)( += ; 2006,010)( qqqR −= . Encontrar a quantidade q que maximiza o lucro com a venda desse produto. R: q = 650 unidades Questão 09: Um fabricante, ao comprar caixas de embalagens retangulares exige que o comprimento de cada caixa seja 2 m e o volume 33m . Para gastar a menor quantidade de material possível na fabricação das caixas, qual devem ser suas dimensões? R: largura = m 2 6 ; altura = m 2 6 . Questão 10: Um recipiente de base quadrada, lados verticais e aberto em cima, deve ser feito com 90 2m de material. Encontre as dimensões do recipiente com o maior volume. R: 30 m e 2 30 m Questão 11: Um campo retangular está limitado por uma cerca em três de seus lados e por um córrego reto no quarto lado. Encontre as dimensões do campo com área máxima que pode ser cercado com 1.000 m de cerca. R: 500m x 250m Questão 12: Uma lata cilíndrica, aberta em cima, deve conter 3500cm de líquido. Encontre a altura e o raio que minimizam a quantidade de material necessário para confeccioná-la. R: r = 3 500 pi cm e h = 3 500 pi cm Questão 13: Um campo deve ter o formato de um triângulo retângulo, com a hipotenusa ao longo de um rio reto e uma cerca delimitando os dois catetos do campo. Encontre as dimensões do campo de maior área que pode ser cercado com 1.000 metros lineares de cerca. R: 500m x 500m Questão 14: Um terreno retangular deve ser cercado de duas formas. Dois lados opostos devem receber uma cerca reforçada que custa R$ 3,00 o metro, enquanto os dois lados restantes recebem uma cerca padrão de R$ 2,00 o metro. Quais são as dimensões do terreno de maior área que pode ser cercado com R$ 6.000,00? R: 500m x 750m Questão 15: Encontre as dimensões do retângulo com área máxima que pode ser inscrito em um círculo com raio de 10 cm. R: 210200 = cm e 210200 = cm 77 Questão 16: Um fazendeiro planeja cercar um pasto retangular vizinho a um rio. O pasto deve conter 180.000 metros quadrados para fornecer grama suficiente para o rebanho. Quais as dimensões do pasto para gastar a quantidade mínima de cerca, se não há necessidade de cerca ao longo do rio? R: 300m x 600m 78 Folha para resolução de questões 79 Aplicação da Derivada à construção de gráficos de funções polinomiais – Lista 8 Questão 01: Utilize a derivada para traçar os gráficos das funções abaixo: a) ( ) 196 23 ++−= xxxxf b) ( ) 2159 23 −+−= xxxxg c) ( ) 418 2 9 3 1 23 −+−= xxxxh d) ( ) 29 3 1 3 +−= xxxf Questão 02: Construa o gráfico da função ( ) 617112 23 +++= xxxxf , sabendo que suas raízes são −−− 3,2, 2 1 . Questão 03: Para a função ( ) xxxxf 223 −+= : a) encontre as raízes; b) encontre o ponto de máximo e o ponto de mínimo; c) trace o gráfico; 80 REGRA DE L’HÔPITAL E AS FORMAS INDETERMINADAS PARA O CÁLCULO DE LIMITES A Regra de L’hôpital converte uma forma indeterminada do tipo 0/0 ou ∞∞ , em um novo limite envolvendo derivadas. A aplicação da regra segue três passos: 1º Verifique se o lim f(x)/g(x) é uma forma indeterminada. Se não for, então a regra de L’hôpital não pode ser usada. 2º Faça a derivada separadamente de f e g. 3º Ache ( ) ( )xg xf ' ' lim . Exemplo 1: 2 4lim 2 2 − − → x x x = Exemplo 2: ( ) x x x cos1lim 0 − → = Exemplo 3: ( ) x xsen x 2lim 0→ = CUIDADO: Aplicar a Regra de L’hôpital para limites que não estão na forma indeterminada pode conduzir a resultados incorretos. Observe o exemplo: 3 2 6 2 6lim 0 == + + → x x x Logo o limite não é uma forma indeterminada do tipo 0/0. Entretanto, se ignorarmos isto e aplicarmos a regra de L’hôpital, chegaremos à seguinte conclusão errônea. 1 1 1lim 2 6lim 00 == + + →→ xx x x 81 Atividades Regra de L’hôpital – Lista 9 Questão 01: Em cada parte, confirme se o limite é uma forma indeterminada e calcule-o usando a regra de L’hôpital. a) ( ) ( )x xsen x cos 1lim 2 − →pi R: 0 b) 30 1lim x e x x − → R: ∞+ c) ( ) 20 lim x xtg x→ R: ∞ d) ( ) 20 cos1lim x x x − → R: ½ e) ( ) x sen x x 1lim 3 4− ∞→ R: 0 f) xx e x +∞→ lim R: 0 g) 82 4lim 2 2 2 −+ − → xx x x R: 2/3 h) 73 52lim + − ∞→ x x x R: 2/3 i) ( ) 1 lnlim 1 − → x x x R: 1 j) ( )xsen e x x 1lim 0 − → R: 1 k) ( ) θ θ θ tg 0 lim → R: 1 l) ( ) pipi −→ x xsen x lim R: -1 m) ( ) x x x lnlim +∞→ R: 0 n) ( ) ( )xtg xsen x 0 lim → R: 1 o) 1 1lim 3 2 1 − − → x x x R: 2/3 p) 2 44lim 2 2 2 −− +− → xx xx x R: 0 q) xxx xx x 57 6lim 23 2 0 ++ + → R: 6/5 r) 34 1lim 2 2 1 ++ − −→ xx x x R: -1 82 s) 1 2lim 0 − → xx e x R: 2 t) ( ) 2 lim 0 −+ − −→ xxx ee xxsen R: 0 u) 2lim x e x x ∞→ R: ∞+ v) 3 3 22 55lim x x x − − −∞→ R: 5/2 w) 2 2 22 5lim xx xx x −− +− +∞→ R: -1/2 x) 33 326lim 34 32 3 +−− −+− → xxx xxx x R:-11/26 83 INTEGRAL INDEFINIDA COMO CALCULAR UMA INTEGRAL INDEFINIDA Qual é a função que tem a derivada igual a 2x? ( )∫ dxx2 ( ) 2x de indefinida integralou daantideriva a é 2 2xdxx =∫ xx dx d xx dx d 2100 21 2 2 =+ =+ ( ) C2 2 +=∫ xdxx REGRA GERAL PARA O CÁLCULO DE INTEGRAIS ( ) Cxdxx +=∫ 22 C3 32 +=∫ xdxx C n xadxxa n n + + ⋅ =⋅ + ∫ 1 1 Exemplo: ∫ −+ dxxx 2 12 24 = INTEGRAL DEFINIDA Qual é a área da figura representada abaixo da reta y = 2 - x? a) x y 84 b) c) REGRAS DE INTEGRAÇÃO 1. cxdx +=∫ 2. ∫∫ = dx )x(fadx )x(f a , onde “a” é uma constante (a ∈ ℜ) 3. [ ] ∫∫∫∫ +++=+++ dx )x(fcdx )x(fcdx )x(fcdx )x(fc)x(fc)x(fc nn2211nn2211 KK , onde c1, c2, ..., cn são constantes 4. c 1n xdxx 1n n + + = + ∫ , 1n −≠ 5. c)xcos(dx )xsen( +−=∫ 6. c)xsen(dx )xcos( +=∫ 85 7. c)x(tgdx )x(sec2 +=∫ 8. cedxe xx +=∫ 9. c)aln( adxa x x +=∫ 10. c)xsec(lnc)xcos(lndx )x(tg +=+−=∫ 11. c)xsen(lndx )x(gcot +=∫ 12. c)x(tg)xsec(lndx )xsec( ++=∫ 13. c)x(gcot)x(eccoslndx )x(eccos +−=∫ 14. c)x(tgdx )x(secdx )x(cos 1 2 2 +== ∫∫ 15. c)x(gcotdx)x(eccosdx)x(sen 1 2 2 +−== ∫∫ 16. c)xsec(dx )x(tg)xsec( +=∫ 17. c)x(eccosdx )x(gcot)x(eccos +−=∫ 18. c a x arctg a 1 ax dx 22 +=+∫ 19. c a x arcsen xa dx 22 += − ∫ 20. c a xsecarc a 1 axx dx 22 += − ∫ 21. cxlndx x 1 +=∫ 86 Atividades Integrais – Lista 1 Questão 01: Calcular as integrais: a) ∫ 3x dx R: C x +− 22 1 b) ( ) dxtt∫ −+ 21329 R: Ctt +− 23 3 c) ( ) dxx∫ − 22 32 R: Cxxx ++− 9454 3 5 d) dxxx∫ ⋅ 3 R: Cx +9 9 2 e) dx x xx ∫ −+ 4 25 12 R: C xx x ++− 3 2 3 12 2 1 f) dxxx x ∫ + 3 1 R: Cxx ++ 5 15 22 g) dxx∫ 8 R: Cx + 9 9 h) dxx∫ 7 5 R: Cx +7 12 12 7 i) dx x ∫ 32 1 R: C x +− 24 1 j) ( )duuu∫ +− 723 R: Cuuu ++− 74 2 4 K) ( )dxxx∫ + 31 R: Cxx ++ 52 52 87 l) ( ) dxxx∫ − 23 1 2 R: Cxxx ++− 3 103 73 4 10 3 7 123 m) dt t t ∫ − 3 321 R: Ct t +−− 2 2 1 2 88 Atividades Integrais – Lista 2 Questão 01: Encontre a integral indefinida. a) dxx∫ − 4 3 R: Cx +44 b) dxx∫ 3 R: Cx + 3 4 4 3 c) ( )dxxx∫ ++ 163 R: Cxxx +++ 24 341 d) ( )dxxx∫ + 421 R: Cxx ++ 26 2131 e) ( )( )dttt∫ +− 221 R: Ctttt ++−+− 23141 234 f) ( ) dxx∫ − 22 R: Cxxx ++− 43821 32 g) ( ) ( )dxxsen xsen ∫ − 21 R: sec (x) + C h) dxxx∫ R: Cx + 5 5 2 i) ( ) ( )( )dxxsenx∫ − 2cos R: sen (x) + 2cos (x) + C Questão 02: Calcule a integral definida. a) ( )dxxx∫ −−10 2321 R: -1 b) ( )dxxx∫ +−21 2 345 R: 326 89 c) ( )dxex x∫ − − 0 1 2 R: e 12 +− d) ( )dyyyy∫ +−10 59 32 R: 1519 e) dt tt∫ − 3 1 42 11 R: 81 28 f) dx x x ∫ +2 1 2 1 R: ( ) 5 2236 − g) ( )duuuu∫ +10 3 R: 3529 h) dx x∫ 4 1 5 R: 52 i) ( ) dxx∫ − + 0 1 31 R: 4 1 j) ( ) θθpi pi d∫ 3 6 2seccos R: 3 32 k) dx x xxe ∫ ++ 1 2 1 R: 2 122 −+ ee l) dx x ∫ 5,1 1,0 2 10 R: ...33,93≅ m) Calcular a área limitada pela curva 4)( 2 −= xxf e o eixo x. Faça um esboço do gráfico para representar a área a ser calculada. R: 32/3 u.a. 90 Folha de resolução de questões 91 Aplicações do cálculo de Integral – Lista 3 Questão 01: Faça um esboço da região e utilize uma integral definida para encontrar a área sob a curva y = f(x), acima do intervalo dado, e verifique a sua resposta, usando uma fórmula adequada de geometria. a) f(x) = x [0,5] R: 12,5 u.a. b) f(x) = 5 [3,9] R: 30 u.a. c) f(x) = x + 3 [-1,2] R: 10,5 u.a. Questão 02: Calcule a área da região sombreada: a) R: 9/2 u.a. b) R: 22/3 u.a. c) d) Questão 03: Calcule a área da região entre as curvas 2xy = e y = x + 6, fazendo um esboço da área da região a ser calculada. R: 6 125 u.a. Questão 04: Calcular a área da região limitada pelas curvas 642 2 +−= xxy e 122 ++−= xxy , de x = 1 até x = 2. R: 3 u.a. R: 1/2 + 1/2= 1 92 Folha de resolução de questões 93 Cálculo de áreas entre curvas utilizando Integral – Lista 4 Questão 01: Encontrar a área da região hachurada representada nas figuras a seguir: a) R: 16(1+ln(4)) b) R: ln(2) Questão 02: Encontrar a área da região limitada pela curva y = sen(x) e pelo eixo dos x de 0 até pi2 . Faça a representação gráfica da região. R: 4 u.a. Questão 03: Encontrar a área da região limitada pelas curvas y = x e 3xy = fazendo a representação gráfica. R: 1/2 u.a. Questão 04: Encontrar a área da região limitada pelas curvas y = x + 1 e 12 −= xy fazendo a representação gráfica. R: 9/2 u.a. Questão 05: Calcular a área da região limitada pelas curvas y – x = 6, 03 =− xy e 2y + x = 0. R: 22 u.a. 94 Questão 06: Esboce a região entre as curvas e encontre a área. a) y = x, y = 4x, y = - x + 2 R: 3/5 u.a. b) xxxy 34 23 +−= ; y = 0, x = 0, x = 3 R: 37/12 u.a. Questão 07: Encontrar a área da região sob a curva y = f(x) no intervalo dado. Faça um esboço da região de integração: a) 3)( xxf = , no intervalo [2,3] R: 65/4 u.a. b) xxf =)( , no intervalo [1,9] R: 52/3 u.a. c) xexf =)( , no intervalo [1,3] R: ee −3 u.a. Cálculo da posição e da velocidade através da Integral ( ) ( )tstv '= ( ) ( ) ( )tstvta ''' == ( )ts é uma antiderivada de ( )tv ( )tv é uma antiderivada de ( )ta ( ) ( )∫= dttvts ( ) ( )∫= dttatv Questão 08: A figura mostra as curvas velocidade versus tempo para dois carros movendo-se ao longo de uma pista reta, começando na mesma reta e acelerando a partir do repouso. a) Qual é a distância entre os carros após 60 s? R: 1800 pés b) Qual é a distância entre os carros após t segundos, onde 600 ≤≤ t ? Questão 09: Uma partícula move-se ao longo de um eixo s. Use a informação dada para encontrar a função posição da partícula. a) ( ) 32 −= ttv ; s(1) = 5 R: 732 +− tt b) ( ) ( )tta cos= ; ( ) 22 =piv ; ( ) 02 =pis R: ( ) 2cos pi−+− tt 95 Folha de resolução de questões 96 Folha de resolução de questões
Compartilhar