4 Lista - Derivadas (Regra da Cadeia)

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO – CATÓLICA DE SANTA CATARINA 
Curso: Engenharia 
Disciplina: Cálculo Diferencial e Integral I 
Professora: Ana Paula B. Oberziner 
Acadêmico(a):_____________________________________________ 
 
 
Lista 4 - Derivadas 
 
1-6 Escreva a função composta na forma 𝑓(𝑔(𝑥)). [Identifique a função de dentro 𝑢 = 𝑔(𝑥) e 
a de fora 𝑦 = 𝑓(𝑢).] Então, encontre a derivada 
𝑑𝑦
𝑑𝑥
. 
1. 𝑦 = sen 4𝑥 
2. 𝑦 = √4 + 3𝑥 
3. 𝑦 = (1 − 𝑥2)10 
4. 𝑦 = tg(sen 𝑥) 
5. 𝑦 = 𝑒√𝑥 
6. 𝑦 = √2 − 𝑒𝑥 
7-46 Encontre a derivada da função. 
7. 𝐹(𝑥) = (𝑥4 + 3𝑥2 − 2)5 
8. 𝐹(𝑥) = (4𝑥 − 𝑥2)100 
9. 𝐹(𝑥) = √1 + 2𝑥 + 𝑥3
4
 
10. 𝑓(𝑥) = (1 + 𝑥4)2/3 
11. 𝑔(𝑡) =
1
(𝑡4+1)3
 
12. 𝑓(𝑡) = √1 + tg 𝑡
3 
13. 𝑦 = cos(𝑎3 + 𝑥3) 
14. 𝑦 = 𝑎3 + cos3 𝑥 
15. 𝑦 = 𝑥𝑒−𝑘𝑥 
16. 𝑦 = 𝑒−2𝑡 cos 4𝑡 
17. 𝑓(𝑥) = (2𝑥 − 3)4(𝑥2 + 𝑥 + 1)5 
18. 𝑔(𝑥) = (𝑥2 + 1)3(𝑥2 + 2)6 
19. ℎ(𝑡) = (𝑡 + 1)
2
3(2𝑡2 − 1)3 
20. 𝐹(𝑡) = (3𝑡 − 1)4(2𝑡 + 1)−3 
21. 𝑦 = (
𝑥2+1
𝑥2−1
)
3
 
22. 𝑓(𝑠) = √
𝑠2+1
𝑠2+4
 
23. 𝑦 = √1 + 2𝑒3𝑥 
24. 𝑦 = 101−𝑥
2
 
27. 𝑦 =
𝑟
√𝑟2+1
 
28. 𝑦 =
𝑒𝑢−𝑒−𝑢
𝑒𝑢+𝑒−𝑢
 
29. 𝐹(𝑡) = 𝑒𝑡 sen 2𝑡 
30. 𝐹(𝑣) = (
𝑣
𝑣3+1
)
6
 
31. 𝑦 = sen(tg 2𝑥) 
32. 𝑦 = sec3(𝑚𝜃) 
33. 𝑦 = 2sen 𝜋𝑥 
34. 𝑦 = 𝑥2𝑒−1/𝑥 
35. 𝑦 = cos (
1−𝑒2𝑥
1+𝑒2𝑥
) 
36. 𝑦 = √1 + 𝑥𝑒−2𝑥 
37. 𝑦 = cotg2(sen 𝑥) 
38. 𝑦 = 𝑒𝑘 tan(√𝑥) 
39. 𝑓(𝑡) = tg(𝑒𝑡) + 𝑒tg 𝑡 
40. 𝑦 = sin(sin(sin 𝑥)) 
41. 𝑓(𝑡) = sin2(𝑒sin
2 𝑡) 
42. 𝑦 = √𝑥 + √𝑥 + √𝑥 
43. 𝑔(𝑥) = (2𝑟𝑎𝑟𝑥 + 𝑛)𝑝 
44. 𝑦 = 23
𝑥2
 
25. 𝑦 = 5−1/𝑥 
26. 𝐺(𝑦) =
(𝑦−1)4
(𝑦2+2𝑦)5
 
45. 𝑦 = cos √sin(tan 𝜋𝑥) 
46. 𝑦 = [𝑥 + (𝑥 + sin2 𝑥)3]4 
 
47. Encontre uma equação da reta tangente à curva no ponto dado. 
 
a) 𝑦 = (1 + 2𝑥)10 (0,1) 
b) 𝑦 = √1 + 𝑥3 (2,3) 
 
48. O deslocamento de uma partícula em uma corda vibrante é dado pela equação 
𝑠(𝑡) = 10 +
1
4
sin(10𝜋𝑡) onde 𝑠 é medido em centímetros e 𝑡, em segundos. 
Encontre a velocidade da partícula após 𝑡 segundos. 
 
49. Se a equação do movimento de uma partícula for dada por 𝑠 = 𝐴 cos(𝜔𝑡 + 𝛿), 
dizemos que a partícula está em movimento harmônico simples. 
a) Encontre a velocidade da partícula no tempo 𝑡. 
b) Quando a velocidade é zero? 
 
50. Cefeu é uma constelação cujo brilho é variável. A estrela mais visível dessa 
constelação é a Delta Cefeu, para a qual o intervalo de tempo entre os brilhos 
máximos é de 5,4 dias. O brilho médio dessa estrela é de 4,0, com uma variação de 
±0,35. Em vista desses dados, o brilho de Delta Cefeu no tempo 𝑡, onde 𝑡 é medido 
em dias, foi modelada pela função 
𝐵(𝑡) = 4,0 + 0,35 sen (
2𝜋𝑡
5,4
) 
a) Encontre a taxa de variação do brilho após 𝑡 dias. 
b) Encontre, com precisão de até duas casas decimais, a taxa de crescimento após 
1 dia. 
51. O movimento de uma mola sujeita a uma força de atrito ou a uma força de 
amortecimento (tal como o amortecedor de um carro) é frequentemente modelado 
pelo produto de uma função exponencial e uma função seno ou cosseno. Suponha 
que a equação de movimento de um ponto nessa mola seja 
𝑠(𝑡) = 2𝑒−1,5𝑡 sen 2𝜋𝑡 
onde 𝑠 é medido em centímetros e 𝑡, em segundos. Encontre a velocidade após 𝑡 
segundos. 
 
52. Um corpo em uma mola vibra horizontalmente sobre uma superfície lisa. Sua 
equação de movimento é 𝑥(𝑡) = 8 sen 𝑡, onde 𝑡 está em segundos e 𝑥, em 
centímetros. 
a) Encontre a velocidade e a aceleração no tempo 𝑡. 
b) Encontre a posição, velocidade e aceleração do corpo na posição de equilíbrio 
𝑡 =
2𝜋
3
. Em que direção ele está se movendo nesse momento? 
 
 
53. Um objeto de massa 𝑚 é arrastado ao longo de um plano horizontal por uma força 
agindo ao longo de uma corda atada ao objeto. Se a corda faz um ângulo 𝜃 com o 
plano, então a intensidade da força é 
𝐹 =
𝜇𝑚𝑔
𝜇 sen 𝜃 + cos 𝜃
 
onde 𝜇 é uma constante chamada coeficiente de atrito. 
a) Encontre a taxa de variação de 𝐹 em relação a 𝜃. 
b) Quando essa taxa de variação é igual a zero? 
 
 
54. Encontre a derivada da função. Simplifique quando possível. 
a) 𝑦 = tg−1 √𝑥 
b) 𝑦 = sen−1(2𝑥 + 1) 
c) 𝐺(𝑥) = √1 − 𝑥2 cos−1 𝑥 
d) 𝑓(𝑥) = 𝑥 ln 𝑥 − 𝑥 
e) 𝑓(𝑥) = sin(ln 𝑥) 
f) 𝑓(𝑥) = ln(sen2 𝑥) 
g) 𝑓(𝑥) = √ln 𝑥
5
 
h) 𝑓(𝑥) = ln √𝑥
5
 
i) 𝑓(𝑥) = log10(𝑥
3 + 1) 
j) 𝑓(𝑥) = log5(𝑥𝑒
𝑥) 
k) 𝑓(𝑥) = sen 𝑥 ln(5𝑥) 
l) 𝑓(𝑢) =
𝑢
1+ln 𝑢
 
m) 𝑔(𝑥) = ln(𝑥√𝑥2 − 1) 
n) ℎ(𝑥) = ln(𝑥 + √𝑥2 − 1) 
o) 𝐺(𝑦) = ln
(2𝑦+1)5
√𝑦2+1
 
p) 𝑔(𝑟) = 𝑟2 ln(2𝑟 + 1) 
 
 
Respostas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
47. a) 
 
b) 
 
48. 
 
49. 
 
50. 
 
51. 
 
52. 
 
53. 
 
54. a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
e) 
 
f) 
 
g) 
 
h) 
 
i) 
 
j) 
 
k) 
 
l) 
 
m) 
 
n) 
 
o) 
 
p)