Prova_1_cal1_2015-1-gabarito

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1a Prova de Cálculo 1 - 2015-1- turma MAT - 15/05/2015
Professor: Carlos Rodrigues da Silva - ICET/CUA/UFMT
GABARITO
1♠(0,2 pontos cada item) Explique o significado de cada um dos itens [de (a) a (f)] a
seguir.
a) lim
x→5
f(x) = 5
Uma solução: Se fizer o x se aproximar de 5, o valor f(x) se aproxima de 5.
b) lim
x→−1+
f(x) =
√
5
Uma solução: Se fizer o x se aproximar de −1 por valores à direita de −1, o valor
f(x) se aproxima de
√
5.
c) lim
x→2−
f(x) = −3
Uma solução: Se fizer o x se aproximar de 2 por valores à esquerda de 2, o valor
f(x) se aproxima de −3.
d) lim
x→√2
f(x) =∞
Uma solução: Se fizer o x se aproximar de
√
2, o valor f(x) cresce ilimitadamente.
e) lim
x→−∞
f(x) = −2
Uma solução: Se fizer o x decrescer ilimitamente, o valor f(x) se aproxima de
−2.
f) lim
x→2+
f(x) = 4
Uma solução: Se fizer o x se aproximar de 2 por valores à direita de 2, o valor
f(x) se aproxima de 4.
g) No item (a) é possível que f(5) = 3? Explique.
Uma solução: Sim, é possível. Por exemplo, a função f(x) =
{
2x− 5 se x 6= 5
3 se x = 5
o lim
x→5
f(x) = 5 e f(5) = 3.
h) No item (d) a função precisa estar definida em
√
2? Explique.
Uma solução: Não, não precisa. Por exemplo, a função f(x) =
1
|x−√2| não
está definida em
√
2 e lim
x→√2
f(x) =∞.
i) Pelos itens (c) e (f) é possível que o lim
x→2
f(x) exista? Explique.
Uma solução: Não, não é possível. Uma condição necessária e suficiente para que
o limite exista é que os limites laterais existam e sejam iguais. O que não é o caso
dos itens (c) e (f).
j) Pelos itens (c) e (f) é possível que f(2) = 5? Explique.
Uma solução: Sim, é possível. Por exemplo, a função f(x) =


−5 + x se x < 2
5 se x = 2
2 + x se x > 2
o lim
x→2−
f(x) = −3, lim
x→2+
f(x) = 4 e f(2) = 5.
2♠(0,5 pontos cada item)
a) Explique o significado de lim
x→a
f(x) = L.
Uma solução: Se fizer o x se aproximar de a, o valor f(x) se aproxima de L.
b) Se f(x) =
1− cos(x)
x2
, estime o valor de lim
x→0
f(x). Use a calculadora.
Uma solução: Se fizer o x = 1, x = 0.5, x = 0.1, x = 0.01 e x = 0.001, os valores
de f(x) serão, respectivamente, f(1) = 0.45969, f(0.5) = 0.48966, f(0.1) =
0.49958, f(0.01) = 0.49999. Podemos então estimar o valor do lim
x→0
f(x) como
sendo 1.
Obs: Lembre-se que esta estimativa é, por enquanto, apenas uma especulação e não
serve como prova. Podendo, inclusive, o limite, se existir, ser um valor diferente.
Apesar que, neste caso, está correto.
3♠(0,25 pontos cada item) Determine se o que está estabelecido é falso ou verdadeiro. Se
verdadeiro, explique por quê. Se falso, explique por que ou dê um contra-exemplo do
que está estabelecido.
a) lim
x→5
[ 3x
x− 5 −
15
x− 5
]
= lim
x→5
3x
x− 5 − limx→5
15
x− 5 .
Uma solução: Falso. Observe que o lim
x→5
[ 3x
x− 5 −
15
x− 5
]
= lim
x→5
3(x− 5)
(x− 5) =
lim
x→5
3 = 3, mas os lim
x→5
3x
x− 5 e limx→5
15
x− 5 não existem.
b) Se lim
x→5
f(x) = 0 e lim
x→5
g(x) = 0, então lim
x→5
f(x)
g(x)
não existe.
Uma solução: Falso. Por exemplo, se f(x) = x2 − 25 e g(x) = x− 5, temos que
lim
x→5
f(x) = 0 e lim
x→5
g(x) = 0, e lim
x→5
f(x)
g(x)
= lim
x→5
(x− 5)(x+ 5)
(x− 5) = limx→5 (x+ 5) = 10
c) Se lim
x→−1
f(x).g(x) existe, então o limite deve ser f(−1).g(−1).
Uma solução: Falso. Por exemplo, a função f(x) =
{
x+ 2 se x 6= −1
5 se x = −1 o
lim
x→−1
f(x) = 1 e f(−1) = 5, se pegarmos g(x) = 1, obtemos lim
x→−1
f(x).g(x) = 1,
mas f(−1).g(−1) = 5.
d) Se lim
x→0
f(x) =∞ e lim
x→0
g(x) =∞, então lim
x→0
[
f(x)− g(x)] = 0.
Uma solução: Falso. Por exemplo, se f(x) =
1
x2
e g(x) =
1
x4
, temos que
lim
x→0
f(x) =∞, lim
x→0
g(x) =∞, e
lim
x→0
[
f(x)− g(x)] = lim
x→0
[ 1
x2
− 1
x4
]
= lim
x→0
x2 − 1
x4
= −∞.
4♠É dado o gráfico de f na figura 1.
Figura 1: Gráfico de f
a) (0,2 pontos cada item) Encontre cada limite, ou explique por que ele não existe.
i) lim
x→−2
f(x)
Uma solução: Observe que lim
x→−2−
f(x) = −1 e lim
x→−2+
f(x) = 4. Logo, o
lim
x→−2
f(x) não existe.
ii) lim
x→0
f(x)
Uma solução: Observe que lim
x→0−
f(x) = 0 e lim
x→0+
f(x) =∞. Logo, o lim
x→0
f(x)
não existe.
iii) lim
x→1
f(x)
Uma solução: Observe que lim
x→1−
f(x) = 1 e lim
x→1+
f(x) = 0. Logo, o lim
x→1
f(x)
não existe.
iv) lim
x→2
f(x)
Uma solução: Observe que lim
x→2−
f(x) = 1 e lim
x→2+
f(x) = 1.
Logo, o lim
x→2
f(x) = 1.
b) (0,2 pontos) Defina quando a função f é contínua em um número a.
Uma solução: A função f é contínua em um número a quando lim
x→a
f(x) = f(a).
c) (0,4 pontos) Em quais números f é descontínua? Explique.
Uma solução: f é descontínua em x = −2 porque o lim
x→−2
f(x) não existe. f é
descontínua em x = 0 porque o lim
x→0
f(x) não existe. f é descontínua em x = 1
porque o lim
x→1
f(x) não existe. E f é descontínua em x = 2 porque o lim
x→2
f(x) é
diferente de f(2).
5♠(0,5 pontos cada item) Encontre o limite.
a) lim
x→−1
x2 − x− 2
x2 + 3x− 2
Uma solução: lim
x→−1
x2 − x− 2
x2 + 3x− 2 =
0
−4 = 0
b) lim
x→0
1−√1− x2
x
Uma solução: lim
x→0
1−√1− x2
x
= lim
x→0
(1−√1− x2)
x
.
(1 +
√
1− x2)
(1 +
√
1− x2) =
lim
x→0
(1− (1− x2))
x.(1 +
√
1− x2) = limx→0
x2
x.(1 +
√
1− x2) = limx→0
x
1 +
√
1− x2 =
0
2
= 0.
c) lim
x→8−
|x− 8|
x− 8
Uma solução: lim
x→8−
|x− 8|
x− 8 = limx→8−
−(x− 8)
(x− 8) = limx→8−−1 = −1
d) lim
x→−6−
x
x+ 6
Uma solução: lim
x→−6−
x
x+ 6
=∞ porque x vai para −6, que é negativo, e x+6 vai
para zero por valores negativos, quando x→ −6−.
6♠(0,8 pontos cada item) Seja g(x) =


−x2 se x < 0
3− x se 0 ≤ x < 3
(x− 3)2 se x ≥ 3
a) Onde g é descontínua? Explique.
Uma solução: Observe que lim
x→0−
g(x) = lim
x→0−
(−x2) = 0 e
lim
x→0+
g(x) = lim
x→0+
(3− x) = 3.
Logo g é descontínua em x = 0.
lim
x→3−
g(x) = lim
x→3−
(3− x) = 0 e lim
x→3+
g(x) = lim
x→3+
(x− 3)2 = 0.
E, como g(3) = (3− 3)2 = 0, g é contínua em 3.
Portanto, g é descontínua apenas em x = 0.
b) Esgoce o gráfico de g.
Figura 2: Gráfico de g
7♠(1 ponto) Isaac Newton (1642-1727) e Gottfried W. Leibniz (1646-1716) são sempre
mencionados como codescobridores do cálculo. Explique as contribuições de cada um.
Uma solução: O cálculo foi desenvolvido através do estudo sobre curvas e o que possi-
bilitou estes estudos foi a introdução de métodos algébricos à geometria. Estes méto-
dos foram desenvolvidos por Descartes, permitindo expressar as curvas em forma de
equações, que tornou possível estabelecer uma relação entre ordenadas e abscissas. E
entre ordenadas, abscissas e outras grandezas. Estas quantidades são variáveis, vin-
culadas à curva.
Os cálculos de Newton e Leibniz começam por caminhos distintos. O primeiro, por
interpolação de curvas e coeficientes relacionados a tais curvas. O segundo, por perce-
ber que somar sequências e tomar as sequências de diferenças são operações inversas.
Foram caminhos bem diferentes, mas que convergiam a um mesmo princípio em co-
mum, a descoberta do cálculo.
Dentro deste princípio em comum, as principais diferenças foram na concepção das
quantidades variáveis e nas formas de notações utilizadas por cada um ao longo de
seus estudos.