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Professor Marcio L. Cezar Cálculo I 12/08/2020 Estudo das Derivadas Uma aplicação geométrica para a definição de derivadas • Reta tangente Consideraremos a inclinação de uma curva 𝑓 𝑥 e, em seguida iremos calcular a inclinação da reta secante a 𝑓 𝑥 , para em seguida, partido dessa ideia, podermos definir a inclinação da reta tangente a essa curva em determinado ponto. Seja 𝑓 𝑥 uma curva definida no intervalo 𝑎, 𝑏 Sejam 𝑃 𝑥0, 𝑦0 e 𝑄 𝑥, 𝑦 dois pontos distintos da curva 𝑓 𝑥 . Seja a reta secante que passa pelos pontos 𝑃 𝑒 𝑄. Considerando o triângulo retângulo 𝑃𝑀𝑄, logo teremos que a inclinação da reta secante (ou o coeficiente angular da reta secante) dada por: 𝑡𝑔𝛽 = 𝑦 − 𝑦0 𝑥 − 𝑥0 Também podendo ser: 𝑡𝑔𝛽 = 𝑓 𝑥 − 𝑓(𝑥0) 𝑥 − 𝑥0 Vamos supor agora que o ponto P permaneça fixo, e que o ponto Q semova sobre a curva em direção ao ponto P. Partindo dessa hipótese, a inclinação 𝛽 da reta secante irá variar. A medida que o ponto Q se aproxima do ponto P, essa variação será cada vez menor, tendendo a um limite constante. Esse limite é denominado de inclinação da reta tangente à curva 𝑓 𝑥 no ponto 𝑃. OBS: Dada uma curva 𝑓 𝑥 , seja 𝑃 𝑥0, 𝑦0 um ponto sobre ela. A inclinação da reta tangente à essa curva no ponto 𝑃é dada por: 𝒎 𝒙𝒐 = lim 𝑸→𝑷 𝒇 𝒙 − 𝒇 𝒙𝒐 𝒙 − 𝒙𝒐 Ou por 𝒎 𝒙𝒐 = lim 𝒙→𝒙𝒐 𝒇 𝒙 −𝒇 𝒙𝒐 𝒙−𝒙𝒐 Quando o limite existir Derivada de uma função em determinado ponto O limite da inclinação da reta tangente a uma curva 𝑦 = 𝑓 𝑥 no ponto 𝑥0, 𝑓 𝑥0 nos dá a ideia de derivada da função 𝑦 = 𝑓 𝑥 no ponto 𝑥0. Então podemos afirmar que, geometricamente, da derivada da função 𝑓 𝑥 no ponto 𝑥0 representa a inclinação da curva nesse ponto. A derivada de um função 𝑓(𝑥) em um ponto 𝑥0, denotada por 𝑓′(𝑥), é definida pelo limite: 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 𝑓 𝑥 − 𝑓(𝑥0) 𝑥 − 𝑥0 Ou se considerarmos ∆𝑥 = ℎ = 𝑥 − 𝑥0, logo 𝑥 = 𝑥0 + ℎ, ou 𝑥 = 𝑥0 + ∆𝑥. Então podemos escrever 𝑓′(𝑥) por: 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥0 + ℎ − 𝑓(𝑥0) ℎ 𝑜𝑢 𝑓′ 𝑥0 = lim ∆𝑥⟶0 𝑓 𝑥0 + ∆𝑥 − 𝑓(𝑥0) ∆𝑥 Exemplo Dadas as funções usando duas definições calcule a derivada de cada função dada: a) 𝑓 𝑥 = 3𝑥2 + 2𝑥 − 4, encontrar 𝑓′(2). Usando a definição 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 𝑓 𝑥 −𝑓(𝑥0) 𝑥−𝑥0 𝑓′ 2 = lim 𝑥⟶2 𝑓 𝑥 −𝑓(2) 𝑥−2 𝑓 𝑥 = 3𝑥2 + 2𝑥 − 4 𝑓 2 = 3 ∙ 22 + 2 ∙ 2 − 4 𝑓 2 = 3 ∙ 4 + 2 ∙ 2 − 4 𝑓 2 = 12 + 4 − 4 𝑓 2 = 12 Logo teremos 𝑓′ 2 = lim 𝑥⟶2 𝑓 𝑥 −𝑓(2) 𝑥−2 𝑓′ 2 = lim 𝑥⟶2 𝑓 𝑥 −12 𝑥−2 𝑓′ 2 = lim 𝑥⟶2 3𝑥2+2𝑥−4−12 𝑥−2 𝑓′ 2 = lim 𝑥⟶2 3𝑥2+2𝑥−16 𝑥−2 Fatorando o polinômio 3𝑥2 + 2𝑥 − 16, usando o dispositivo de Briot-Ruffini teremos: 2 | 3 2 3 8 | −16 0 , portanto o numerador da fração poderá ser escrito na forma fatorada da seguinte forma: 3𝑥2 + 2𝑥 − 16 = 𝑥 − 2 ∙ 3𝑥 + 8 Logo o limite ficará assim definido 𝑓′ 2 = lim 𝑥⟶2 3𝑥2+2𝑥−16 𝑥−2 𝑓′ 2 = lim 𝑥⟶2 𝑥−2 ∙ 3𝑥+8 𝑥−2 𝑓′ 2 = lim 𝑥⟶2 3𝑥 + 8 𝑓′ 2 = 3 ∙ 2 + 8 𝑓′ 2 = 6 + 8 𝑓′ 2 = 14 𝑓 𝑥 = 3𝑥2 + 2𝑥 − 4 Usando a definição 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥0+ℎ −𝑓(𝑥0) ℎ 𝑓′ 2 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥0+ℎ −𝑓(𝑥0) ℎ 𝑓 𝑥0 = 3(𝑥0) 2 + 2𝑥0 − 4 𝑓 𝑥0 + ℎ = 3 ∙ 𝑥0 + ℎ 2 + 2 ∙ 𝑥0 + ℎ − 4 𝑓 𝑥0 + ℎ = 3 ∙ ((𝑥0) 2 + 2𝑥0ℎ + ℎ 2) + 2 ∙ 𝑥0 + ℎ − 4 𝑓 𝑥0 + ℎ = 3 ∙ (𝑥0) 2 + 6𝑥0ℎ + 3ℎ 2 + 2𝑥0 + 2ℎ − 4 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥0+ℎ −𝑓(𝑥0) ℎ 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 3∙(𝑥0) 2+6𝑥0ℎ+3ℎ 2+2𝑥0+2ℎ−4− 3(𝑥0) 2+2𝑥0−4 ℎ 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 3∙(𝑥0) 2+6𝑥0ℎ+3ℎ 2+2𝑥0+2ℎ−4−3 𝑥0 2−2𝑥0+4 ℎ 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 6𝑥0ℎ+3ℎ 2+2ℎ ℎ 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 6𝑥0ℎ+3ℎ 2+2ℎ ℎ 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 ℎ(6𝑥0+3ℎ+2) ℎ 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 6𝑥0 + 3ℎ + 2 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 6𝑥0 + 3ℎ + 2 𝑓′ 𝑥0 = 6𝑥0 + 3 ∙ 0 + 2 𝒇′ 𝒙𝟎 = 𝟔𝒙𝟎 + 𝟐 𝑓′ 2 = 6 ∙ 2 + 2 𝑓′ 2 = 12 + 2 𝑓′ 2 = 14 b) Encontra a derivada da função 𝑓 𝑥 = 𝑥−2 𝑥+3 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 𝑓 𝑥 −𝑓(𝑥0) 𝑥−𝑥0 𝑓 𝑥 = 𝑥−2 𝑥+3 ⟹ 𝑓 𝑥0 = 𝑥0−2 𝑥0+3 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 𝑓 𝑥 −𝑓(𝑥0) 𝑥−𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 𝑓 𝑥 − 𝑓(𝑥0) 1 𝑥−𝑥0 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 𝑥−2 𝑥+3 − 𝑥0−2 𝑥0+3 1 𝑥−𝑥0 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 𝑥−2 𝑥0+3 − 𝑥0−2 𝑥+3 𝑥+3 𝑥0+3 1 𝑥−𝑥0 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 𝑥𝑥0+3𝑥−2𝑥0−6− 𝑥𝑥0+3𝑥0−2𝑥−6 𝑥+3 𝑥0+3 1 𝑥−𝑥0 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 𝑥𝑥0+3𝑥−2𝑥0−6−𝑥𝑥0−3𝑥0+2𝑥+6 𝑥+3 𝑥0+3 1 𝑥−𝑥0 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 3𝑥−2𝑥0−3𝑥0+2𝑥 𝑥+3 𝑥0+3 1 𝑥−𝑥0 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 3𝑥−2𝑥0−3𝑥0+2𝑥 𝑥+3 𝑥0+3 1 𝑥−𝑥0 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 5𝑥−5𝑥0 𝑥+3 𝑥0+3 1 𝑥−𝑥0 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 5(𝑥−𝑥0) 𝑥+3 𝑥0+3 1 𝑥−𝑥0 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 5 𝑥+3 𝑥0+3 Logo se 𝑥 ⟶ 𝑥0, então podemos substituir 𝑥0 por 𝑥 na última equação calculada. Assim fazendo teremos: 𝑓′ 𝑥0 = lim 𝑥⟶𝑥0 5 𝑥+3 𝑥0+3 𝑓′ 𝑥 = 5 𝑥+3 𝑥+3 𝑓′ 𝑥 = 5 𝑥+3 2 Usando a definição 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥+ℎ −𝑓(𝑥) ℎ 𝑓 𝑥 = 𝑥−2 𝑥+3 𝑓 𝑥 + ℎ = 𝑥+ℎ−2 𝑥+ℎ+3 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥+ℎ −𝑓(𝑥) ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥+ℎ−2 𝑥+ℎ+3 − 𝑥−2 𝑥+3 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥+ℎ−2 𝑥+3 − 𝑥−2 𝑥+ℎ+3 𝑥+ℎ+3 𝑥+3 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥+ℎ−2 𝑥+3 − 𝑥−2 𝑥+ℎ+3 𝑥+ℎ+3 𝑥+3 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥2+3𝑥+ℎ𝑥+3ℎ−2𝑥−6− 𝑥2+ℎ𝑥+3𝑥−2𝑥−2ℎ−6 𝑥+ℎ+3 𝑥+3 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥2+3𝑥+ℎ𝑥+3ℎ−2𝑥−6−𝑥2−ℎ𝑥−3𝑥+2𝑥+2ℎ+6 𝑥+ℎ+3 𝑥+3 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥2−𝑥2+3𝑥−3𝑥+ℎ𝑥−ℎ𝑥+3ℎ+2ℎ−2𝑥+2𝑥−6+6 𝑥+ℎ+3 𝑥+3 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥2−𝑥2+3𝑥−3𝑥+ℎ𝑥−ℎ𝑥+3ℎ+2ℎ−2𝑥+2𝑥−6+6 𝑥+ℎ+3 𝑥+3 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 5ℎ 𝑥+ℎ+3 𝑥+3 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 5 𝑥+ℎ+3 𝑥+3 𝑓′ 𝑥 = 5 𝑥+0+3 𝑥+3 𝑓′ 𝑥 = 5 𝑥+3 𝑥+3 𝑓′ 𝑥 = 5 𝑥+3 2 Regras de derivação (Diferenciação) 1) Derivada de uma constante c Seja c uma constante real e 𝑓 𝑥 = 𝑐, para todo x, então temos: 𝒇 𝒙 = 𝒄 ⟹ 𝒇′ 𝒙 = 𝟎 Provando esse resultado. Utilizando a definição 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥0+ℎ −𝑓(𝑥0) ℎ 𝑓 𝑥0 + ℎ = 𝑐 e 𝑓 𝑥0 = 𝑐 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 𝑐−𝑐 ℎ 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 0 ℎ 𝑓′ 𝑥0 = lim ℎ⟶0 0 𝑓′ 𝑥 = 0 Portanto para está comprovado que, a derivada de qualquer que seja o número real será igual a zero 2) Derivada de uma Potência Seja n um número inteiro positivo, 𝑐 uma constante real e 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑥𝑛, então temos: 𝒇 𝒙 = 𝒄𝒙𝒏 ⟹ 𝒇′ 𝒙 = 𝒏 ∙ 𝒄𝒙𝒏−𝟏 Exemplo: Calcular a diferencial da função dada: 𝑓 𝑥 = 3𝑥2 + 2𝑥 − 4 𝑓′ 𝑥 = 2 ∙ 3𝑥2−1 + 1 ∙ 2𝑥1−1 − 0 𝑓′ 𝑥 = 6𝑥1 + 2𝑥0 𝑓′ 𝑥 = 6𝑥 + 2 3) Derivada do Produto de duas funções Sejam u e v duas funções, então teremos 𝒖 ∙ 𝒗 ′ 𝒙 = 𝒖′ ∙ 𝒗 + 𝒖 ∙ 𝒗′ Exemplos: Calcule a derivada das seguintes funções: a) 𝑓 𝑥 = 2𝑥3 + 3𝑥2 − 4 ∙ 𝑥2 + 7 𝒖 = 2𝑥3 + 3𝑥2 − 4, 𝒗 = 𝑥2 + 7 𝒇′ 𝒙 = 𝒖′ ∙ 𝒗 + 𝒖 ∙ 𝒗′ 𝑓′ 𝑥 = 𝟔𝒙𝟐 + 𝟔𝒙 ∙ 𝑥2 + 7 + 2𝑥3 + 3𝑥2 − 4 ∙ 𝟐𝒙 𝑓′ 𝑥 = 𝟔𝒙𝟒 +𝟒𝟐𝒙𝟐 + 𝟔𝒙𝟑 + 𝟒𝟐𝒙 + 𝟒𝒙𝟒 + 𝟔𝒙𝟑 − 𝟖𝒙 𝑓′ 𝑥 = 𝟔𝒙𝟒 +𝟒𝒙𝟒 + 𝟔𝒙𝟑 + 𝟔𝒙𝟑 + 𝟒𝟐𝒙𝟐 + 𝟒𝟐𝒙 − 𝟖𝒙 𝑓′ 𝑥 = 𝟏𝟎𝒙𝟒 +𝟏𝟐𝒙𝟑 + 𝟒𝟐𝒙𝟐 + 𝟑𝟒𝒙 b) 𝑦 = 2𝑥3 − 1 ∙ 𝑥4 − 𝑥2 𝒖 = 2𝑥3 − 1, 𝒗 = 𝑥4 − 𝑥2 𝒚′ = 𝒖′ ∙ 𝒗 + 𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒚′ = 𝟔𝒙𝟐 ∙ 𝑥4 − 𝑥2 + 2𝑥3 − 1 ∙ 𝟒𝒙𝟑 − 𝟐𝒙 𝒚′ = 𝟔𝒙𝟔 −𝟔𝒙𝟒 + 𝟖𝒙𝟔 − 𝟒𝒙𝟒 − 𝟒𝒙𝟑 + 𝟐𝒙 𝒚′ = 𝟔𝒙𝟔 + 𝟖𝒙𝟔 − 𝟔𝒙𝟒 − 𝟒𝒙𝟒 −𝟒𝒙𝟑 + 𝟐𝒙 𝒚′ = 𝟏𝟒𝒙𝟔 − 𝟏𝟎𝒙𝟒 − 𝟒𝒙𝟑 + 𝟐𝒙 4) Derivada do Quociente de duas funções Sejam u e v duas funções, então teremos 𝒖 𝒗 ′ 𝒙 = 𝒖′∙ 𝒗−𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒗𝟐 Exemplos: Calcule a derivada das seguintes funções: a) y = 𝑥−2 𝑥+3 𝒖 = 𝑥 − 2, 𝒗 = 𝑥 + 3 𝒚′ = 𝒖′∙ 𝒗−𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒗𝟐 𝒚′ = 𝟏∙ 𝑥+3 − 𝑥−2 ∙𝟏 𝑥+3 𝟐 𝒚′ = 𝑥+3−𝑥+2 𝑥+3 𝟐 𝒚′ = 𝑥−𝑥+3+2 𝑥+3 𝟐 𝒚′ = 5 𝑥+3 𝟐 b) 𝑔 𝑥 = 𝑥4−𝑥2−2𝑥 1−𝑥 𝒖 = 𝑥4 − 𝑥2 − 2𝑥, 𝒗 = 1 − 𝑥 𝒈′ 𝒙 = 𝒖′∙ 𝒗−𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒗𝟐 𝒈′ 𝒙 = 𝟒𝒙𝟑−𝟐𝒙−𝟐 ∙ 𝟏−𝒙 − 𝑥4−𝑥2−2𝑥 ∙ −𝟏 1−𝑥 𝟐 𝒈′ 𝒙 = 𝟒𝒙𝟑−𝟒𝒙𝟒−𝟐𝒙+𝟐𝒙𝟐−𝟐+𝟐𝒙− −𝟏 𝑥4−𝑥2−2𝑥 1−𝑥 𝟐 𝒈′ 𝒙 = −𝟒𝒙𝟒+𝑥4+𝟒𝒙𝟑+𝟐𝒙𝟐−𝑥2−𝟐𝒙+𝟐𝒙−2𝑥−𝟐 1−𝑥 𝟐 𝒈′ 𝒙 = −𝟑𝑥4+𝟒𝒙𝟑+𝒙𝟐−2𝑥−𝟐 1−𝑥 𝟐 Tabela de Derivadas de Funções 1) 𝑓 𝑥 = 𝑐 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 0 2) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑥𝑛 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑛 ∙ 𝑐𝑥𝑛−1 3) 𝑢 ∙ 𝑣 ′ = 𝑢′ ∙ 𝑣 + 𝑢 ∙ 𝑣′ 4) 𝑢 𝑣 ′ = 𝑢′∙𝑣−𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑣2 5) 𝑓 𝑥 = 𝑒𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑒𝑥 6) 𝑓 𝑥 = 𝑙𝑛 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 1 𝑥 7) 𝑓 𝑥 = 𝑠𝑒𝑛 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠𝑥 8) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑠𝑒𝑛𝑥 9) 𝑓 𝑥 = 𝑡𝑔 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐2𝑥 10) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑡𝑔 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐2𝑥 11) 𝑓 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐𝑥 ∙ 𝑡𝑔𝑥 12) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐𝑥 ∙ 𝑐𝑜𝑡𝑔𝑥 Exercícios 1) Utilize a definição 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥+ℎ −𝑓(𝑥) ℎ para calcular as derivadas das seguintes funções dadas: a) 𝑦 = 4𝑥2 + 5𝑥 + 3 b) 𝑓 𝑥 = 𝑥2 c) 𝑓 𝑥 = 𝑥 d) 𝑔 𝑥 = 𝑥+2 −𝑥+3 e) 𝑓 𝑥 = 3𝑥2 + 12 2) Aplique as regras de derivação para calcular as derivadas das seguintes funções dadas: a) 𝑦 = 4𝑥2 + 5𝑥 + 3 b) 𝑓 𝑥 = 𝑥2 c) 𝑓 𝑥 = 𝑥 d) 𝑔 𝑥 = 𝑥+2 −𝑥+3 e) 𝑓 𝑥 = 3𝑥2 + 12 Continuação do exercício 2: f) 𝑦 = 𝑥3 −3𝑥2 +5𝑥 − 1 g) 𝑓 𝑥 = 3𝑥4 −4𝑥2 +5𝑥 − 1 h) 𝑓 𝑥 = 𝑥8 8 −3𝑥4 +1 i) 𝑓 𝑥 = 𝑥7 −2𝑥4 +5𝑥3 − 3𝑥 j) 𝑓 𝑥 = 8 𝑥8 − 3 𝑥4 − 9 k) 𝑓 𝑥 = 2𝑥3 − 5 ∙ 3𝑥 − 2 l) 𝑓 𝑥 = 3𝑥4 − 1 ∙ 2𝑥3 − 6𝑥 m) 𝑦 = 𝑥3−3𝑥2 5𝑥−1 n) 𝑦 = 3−𝑥2 2𝑥−3 o) 𝑔 𝑥 = 3𝑥5+2𝑥 𝑥2−𝑥 p) 𝑔 𝑥 = 3𝑥4 − 1 ∙ 2𝑥3 − 6𝑥 3𝑥2 + 12 𝑞) 𝑔 𝑥 = 3𝑥4 − 1 ∙ 2𝑥3 − 6𝑥 3𝑥2 + 12 1) Utilize a definição 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥+ℎ −𝑓(𝑥) ℎ para calcular as derivadas das seguintes funções dadas: a) 𝑦 = 4𝑥2 + 5𝑥 + 3 𝑓 𝑥 = 4𝑥2 + 5𝑥 + 3 Calculando 𝑓 𝑥 + ℎ 𝑓 𝑥 + ℎ = 𝑓 𝑥 + ℎ = 4 𝑥 + ℎ 2 + 5(𝑥 + ℎ) + 3 𝑓 𝑥 + ℎ = 4 𝑥2 + 2ℎ𝑥 + ℎ2 + 5𝑥 + 5ℎ + 3 𝑓 𝑥 + ℎ = 4𝑥2 + 8ℎ𝑥 + 4ℎ2 + 5𝑥 + 5ℎ + 3 Substituindo os resultados obtidos na definição 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 4𝑥2 + 8ℎ𝑥 + 4ℎ2 + 5𝑥 + 5ℎ + 3 − (4𝑥2 + 5𝑥 + 3 ) ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 4𝑥2 + 8ℎ𝑥 + 4ℎ2 + 5𝑥 + 5ℎ + 3 − 4𝑥2 − 5𝑥 − 3 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 8ℎ𝑥 + 4ℎ2 + 5ℎ ℎ Fatorando o numerador colocando o h em evidência 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 ℎ(8𝑥 + 4ℎ + 5) ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 (8𝑥 + 4ℎ + 5) 𝑓′ 𝑥 = 8𝑥 + 4 ∙ 0 + 5 𝑓′ 𝑥 = 8𝑥 + 5 𝑦′ = 8𝑥 + 5 b) 𝑓 𝑥 = 𝑥2 A definição é: 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓 𝑥 + ℎ = 𝑥 + ℎ 2 𝑓 𝑥 + ℎ = 𝑥2 + 2ℎ𝑥 + ℎ2 Substituindo os resultados na definição 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥2 + 2ℎ𝑥 + ℎ2 − 𝑥2 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥2 − 𝑥2 + 2ℎ𝑥 + ℎ2 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 2ℎ𝑥 + ℎ2 ℎ Fatorando o numerador colocando o h em evidência 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 2ℎ𝑥 + ℎ2 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 ℎ(2𝑥 + ℎ) ℎ Simplificando a função por h 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 ℎ(2𝑥 + ℎ) ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 (2𝑥 + ℎ) Calculando o limite da função 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 (2𝑥 + ℎ) 𝑓′ 𝑥 = 2𝑥 + 0 𝑓′ 𝑥 = 2𝑥 𝑐) 𝑓 𝑥 = 𝑥 A definição é: 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓 𝑥 + ℎ = 𝑥 + ℎ Substituindo os resultados na definição 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥 + ℎ − 𝑥 ℎ Racionalizando o numerador 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥 + ℎ − 𝑥 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥 + ℎ − 𝑥 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥 + ℎ − 𝑥 ℎ ∙ 𝒙 + 𝒉 + 𝒙 𝒙 + 𝒉 + 𝒙 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥 + ℎ 2 − 𝑥 2 ℎ 𝑥 + ℎ + 𝑥 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥 + ℎ − 𝑥 ℎ 𝑥 + ℎ + 𝑥 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 ℎ ℎ 𝑥 + ℎ + 𝑥 Simplificando o limite por h 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 1 𝑥 + ℎ + 𝑥 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 1 𝑥 + ℎ + 𝑥 Calculando o limite 𝑓′ 𝑥 = 1 𝑥 + 0 + 𝑥 𝑓′ 𝑥 = 1 𝑥 + 𝑥 𝑓′ 𝑥 = 1 2 𝑥 Portanto se 𝑓 𝑥 = 𝑥, então 𝑓′ 𝑥 = 1 2 𝑥 d) 𝑔 𝑥 = 𝑥+2 −𝑥+3 A definição é: 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑔 𝑥 + ℎ − 𝑔(𝑥) ℎ 𝑔 𝑥 + ℎ = 𝑥 + ℎ + 2 − 𝑥 + ℎ + 3 Calculando g 𝑥 + ℎ 𝑔 𝑥 + ℎ = 𝑥 + ℎ + 2 − 𝑥 + ℎ + 3 𝑔 𝑥 + ℎ = 𝑥 + ℎ + 2 −𝑥 − ℎ + 3 Substituindo as informações na definição de derivada 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑔 𝑥 + ℎ − 𝑔(𝑥) ℎ 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥 + ℎ + 2 −𝑥 − ℎ + 3 − 𝑥 + 2 −𝑥 + 3 ℎ 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥 + ℎ + 2 −𝑥 − ℎ + 3 − 𝑥 + 2 −𝑥 + 3 ℎ 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥 + ℎ + 2 −𝑥 + 3 − (𝑥 + 2) −𝑥 − ℎ + 3 (−𝑥 − ℎ + 3) ∙ (−𝑥 + 3) ℎ 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑥 + ℎ + 2 −𝑥 + 3 − (𝑥 + 2) −𝑥 − ℎ + 3 (−𝑥 − ℎ + 3) ∙ (−𝑥 + 3) ∙ 1 ℎ 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 −𝑥2 + 3𝑥 − 𝑥ℎ + 3ℎ − 2𝑥 + 6 − −𝑥2 − 𝑥ℎ + 3𝑥 − 2𝑥 − 2ℎ + 6 ℎ ∙ (−𝑥 − ℎ + 3) ∙ (−𝑥 + 3) 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 −𝑥2 + 3𝑥 − 𝑥ℎ + 3ℎ − 2𝑥 + 6 + 𝑥2 + 𝑥ℎ − 3𝑥 + 2𝑥 + 2ℎ − 6 ℎ ∙ (−𝑥 − ℎ + 3) ∙ (−𝑥 + 3) 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 −𝑥2 + 𝑥2 − 𝑥ℎ + 𝑥ℎ − 2𝑥 + 2𝑥 + 3𝑥 − 3𝑥 + 3ℎ + 2ℎ + 6 − 6 ℎ ∙ (−𝑥 − ℎ + 3) ∙ (−𝑥 + 3) 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 5ℎ ℎ ∙ (−𝑥 − ℎ + 3) ∙ (−𝑥 + 3) 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 5ℎ ℎ ∙ (−𝑥 − ℎ + 3) ∙ (−𝑥 + 3) Simplificando o limite por h 𝑔′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 5 (−𝑥 − ℎ + 3) ∙ (−𝑥 + 3) Calculando o limite 𝑔′ 𝑥 = 5 (−𝑥 − 0 + 3) ∙ (−𝑥 + 3) 𝑔′ 𝑥 = 5 (−𝑥 + 3) ∙ (−𝑥 + 3) 𝑔′ 𝑥 = 5 (−𝑥 + 3)2 Portanto se 𝑔 𝑥 = 𝑥+2 −𝑥+3 , então a derivada de se 𝑔 𝑥 será: 𝑔′ 𝑥 = 5 (−𝑥 + 3)2 e) 𝑓 𝑥 = 3𝑥2 + 12 A definição é: 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓 𝑥 + ℎ = 3 𝑥 + ℎ 2 + 12 𝑓 𝑥 + ℎ = 3𝑥2 + 6ℎ𝑥 + 3ℎ2 + 12 Substituindo os resultados na definição 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥) ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 3𝑥2 + 6ℎ𝑥 + 3ℎ2 + 12 − (3𝑥2 + 12) ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 3𝑥2 + 6ℎ𝑥 + 3ℎ2 + 12 − 3𝑥2 − 12 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 3𝑥2 − 3𝑥2 + 6ℎ𝑥 + 3ℎ2 + 12 − 12 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 3𝑥2 − 3𝑥2 + 6ℎ𝑥 + 3ℎ2 + 12 − 12 ℎ 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 6ℎ𝑥 + 3ℎ2 ℎ Colocando o h em evidência no numerador 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 ℎ(6𝑥 + 3ℎ) ℎ Simplificando o limite por h 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 (6𝑥 + 3ℎ) Calculando o limite 𝑓′ 𝑥 =6𝑥 + 3 ∙ 0 𝑓′ 𝑥 =6𝑥 Portanto se 𝑓 𝑥 = 3𝑥2 + 12, logo sua derivada será: 𝑓′ 𝑥 =6𝑥 2) Aplique as regras de derivação para calcular as derivadas das seguintes funções dadas: a) 𝑦 = 4𝑥2 + 5𝑥 + 3 Aplicando as regras 𝑓 𝑥 = 𝑐 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 0 e 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑥𝑛 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑛 ∙ 𝑐𝑥𝑛−1 𝑓′ 𝑥 = 8𝑥 + 5 𝑏) 𝑓 𝑥 = 𝑥2 Aplicando a regra 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑥𝑛 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑛 ∙ 𝑐𝑥𝑛−1 𝑓′ 𝑥 = 2𝑥 c) 𝑓 𝑥 = 𝑥 𝑓 𝑥 = 𝑥 1 2 Aplicando a regra 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑥𝑛 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑛 ∙ 𝑐𝑥𝑛−1 𝑓′ 𝑥 = 1 2 𝑥 1 2 −1 𝑓′ 𝑥 = 1 2 𝑥− 1 2 𝑓′ 𝑥 = 1 2 𝑥 𝑑) 𝑔 𝑥 = 𝑥+2 −𝑥+3 Aplicando a regra da derivado do quociente 𝑢 𝑣 ′ = 𝑢′∙ 𝑣−𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑣2 𝑢 = 𝑥 + 2 𝑣 = −𝑥 + 3 𝑢′ = 1 𝑣′ = −1 𝑔′ 𝑥 = 𝑢′ ∙ 𝑣 − 𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑣2 𝑔′ 𝑥 = 1 ∙ −𝑥 + 3 − 𝑥 + 2 ∙ −1 −𝑥 + 3 2 𝑔′ 𝑥 = −𝑥 + 3 + 𝑥 + 2 −𝑥 + 3 2 𝑔′ 𝑥 = 5 −𝑥 + 3 2 𝑓′ 𝑥 = lim ℎ⟶0 𝑓 𝑥 + ℎ − 𝑓(𝑥) ℎ f) 𝑦 = 𝑥3 −3𝑥2 +5𝑥 − 1 Aplicando as regras 𝒇 𝒙 = 𝒄 ⟹ 𝒇′ 𝒙 = 𝟎 e 𝒇 𝒙 = 𝒄𝒙𝒏 ⟹ 𝒇′ 𝒙 = 𝒏 ∙ 𝒄𝒙𝒏−𝟏 𝒇′ 𝒙 = 𝟑𝒙𝟐 − 𝟔𝒙 + 𝟓 g) 𝑓 𝑥 = 3𝑥4 −4𝑥2 +5𝑥 − 1 Aplicando as regras 𝒇 𝒙 = 𝒄 ⟹ 𝒇′ 𝒙 = 𝟎 e 𝒇 𝒙 = 𝒄𝒙𝒏 ⟹ 𝒇′ 𝒙 = 𝒏 ∙ 𝒄𝒙𝒏−𝟏 𝒇′ 𝒙 = 𝟏𝟐𝒙𝟑 − 𝟖𝒙 + 𝟓 h) 𝑓 𝑥 = 𝑥8 8 −3𝑥4 +1 Aplicando as regras 𝒇 𝒙 = 𝒄 ⟹ 𝒇′ 𝒙 = 𝟎 e 𝒇 𝒙 = 𝒄𝒙𝒏 ⟹ 𝒇′ 𝒙 = 𝒏 ∙ 𝒄𝒙𝒏−𝟏 𝒇′ 𝒙 = 𝟖𝒙𝟕 𝟖 − 𝟏𝟐𝒙𝟑 𝒇′ 𝒙 = 𝒙𝟕 − 𝟏𝟐𝒙𝟑 i) 𝑓 𝑥 = 𝑥7 −2𝑥4 +5𝑥3 − 3𝑥 Aplicando a regra 𝒇 𝒙 = 𝒄𝒙𝒏 ⟹ 𝒇′ 𝒙 = 𝒏 ∙ 𝒄𝒙𝒏−𝟏 𝒇′ 𝒙 = 𝟕𝒙𝟔 − 𝟖𝒙𝟑 + 𝟏𝟓𝒙𝟐 − 𝟑 j) 𝑓 𝑥 = 8 𝑥8 − 3 𝑥4 − 9 𝑓 𝑥 = 8𝑥−8 − 3𝑥−4 − 9 Aplicando as regras 𝒇 𝒙 = 𝒄 ⟹ 𝒇′ 𝒙 = 𝟎 e 𝒇 𝒙 = 𝒄𝒙𝒏 ⟹ 𝒇′ 𝒙 = 𝒏 ∙ 𝒄𝒙𝒏−𝟏 𝒇′ 𝒙 = −𝟔𝟒𝒙−𝟗 + 𝟏𝟐𝒙−𝟓 𝒇′ 𝒙 = − 𝟔𝟒 𝒙𝟗 + 𝟏𝟐 𝒙𝟓 l) 𝑓 𝑥 = 3𝑥4 − 1 ∙ 2𝑥3 − 6𝑥 Aplicando a regra do produto 𝒖 ∙ 𝒗 ′ = 𝒖′ ∙ 𝒗 + 𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒖 = 𝟑𝒙𝟒 − 𝟏 ⟹ 𝒖′ = 𝟏𝟐𝒙𝟑 𝒗 = 𝟐𝒙𝟑 − 𝟔𝒙 ⟹ 𝒗′ = 𝟔𝒙𝟐 − 𝟔 𝒇′ 𝒙 = 𝒖′ ∙ 𝒗 + 𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒇′ 𝒙 = 𝟏𝟐𝒙𝟑 ∙ 𝟐𝒙𝟑 − 𝟔𝒙 + 𝟑𝒙𝟒 − 𝟏 ∙ 𝟔𝒙𝟐 − 𝟔 𝒇′ 𝒙 = 𝟐𝟒𝒙𝟔 − 𝟕𝟐𝒙𝟒 + 𝟏𝟖𝒙𝟔 − 𝟏𝟖𝒙𝟒 − 𝟔𝒙𝟐 + 𝟔 𝒇′ 𝒙 = 𝟐𝟒𝒙𝟔 + 𝟏𝟖𝒙𝟔 − 𝟕𝟐𝒙𝟒 − 𝟏𝟖𝒙𝟒 − 𝟔𝒙𝟐 + 𝟔 𝒇′ 𝒙 = 𝟒𝟐𝒙𝟔 − 𝟗𝟎𝒙𝟒 − 𝟔𝒙𝟐 + 𝟔 k) 𝑓 𝑥 = 2𝑥3 − 5 ∙ 3𝑥 − 2 Aplicando a regra do produto 𝒖 ∙ 𝒗 ′ = 𝒖′ ∙ 𝒗 + 𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒖 = 𝟐𝒙𝟑 − 𝟓 ⟹ 𝒖′ = 𝟔𝒙𝟐 𝒗 = 𝟑𝒙 − 𝟐 ⟹ 𝒗′ = 𝟑 𝒇′ 𝒙 = 𝒖′ ∙ 𝒗 + 𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒇′ 𝒙 = 𝟔𝒙𝟐 ∙ 𝟑𝒙 − 𝟐 + 𝟐𝒙𝟑 − 𝟓 ∙ 𝟑 𝒇′ 𝒙 = 𝟏𝟖𝒙𝟑 − 𝟏𝟐𝒙𝟐 + 𝟔𝒙𝟑 − 𝟏𝟓 𝒇′ 𝒙 = 𝟏𝟖𝒙𝟑 + 𝟔𝒙𝟑 − 𝟏𝟐𝒙𝟐 − 𝟏𝟓 𝒇′ 𝒙 = 𝟐𝟒𝒙𝟑 − 𝟏𝟐𝒙𝟐 − 𝟏𝟓 m) 𝑦 = 𝑥3−3𝑥2 5𝑥−1 Aplicando a regra da derivado do quociente 𝒖 𝒗 ′ = 𝒖′ ∙ 𝒗 − 𝒖 ∙ 𝒗′𝒗𝟐 𝒖 = 𝒙𝟑−𝟑𝒙𝟐⟹ 𝒖′ = 𝟑𝒙𝟐 − 𝟔𝒙 𝒗 = 𝟓𝒙 − 𝟏 ⟹ 𝒗′ = 𝟓 𝒚′ = 𝒖′ ∙ 𝒗 − 𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒗𝟐 𝒚′ = 𝟑𝒙𝟐 − 𝟔𝒙 ∙ 𝟓𝒙 − 𝟏 − 𝒙𝟑 −𝟑𝒙𝟐 ∙ 𝟓 𝟓𝒙 − 𝟏 𝟐 𝒚′ = 𝟏𝟓𝒙𝟑 − 𝟑𝒙𝟐 − 𝟑𝟎𝒙𝟐 + 𝟔𝒙 − 𝟓𝒙𝟑 + 𝟏𝟓𝒙𝟐 𝟓𝒙 − 𝟏 𝟐 𝒚′ = 𝟏𝟓𝒙𝟑 − 𝟓𝒙𝟑 − 𝟑𝒙𝟐 − 𝟑𝟎𝒙𝟐 + 𝟏𝟓𝒙𝟐 + 𝟔𝒙 𝟓𝒙 − 𝟏 𝟐 𝒚′ = 𝟏𝟎𝒙𝟑 − 𝟏𝟖𝒙𝟐 + 𝟔𝒙 𝟓𝒙 − 𝟏 𝟐 n) 𝑦 = 3−𝑥2 2𝑥−3 Aplicando a regra da derivado do quociente 𝒖 𝒗 ′ = 𝒖′ ∙ 𝒗 − 𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒗𝟐 𝑢 = 3−𝑥2⟹ 𝒖′ = −𝟐𝒙 𝒗 = 𝟐𝒙 − 𝟑 ⟹ 𝒗′ = 𝟐 𝒚′ = 𝒖′ ∙ 𝒗 − 𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒗𝟐 𝒚′ = −𝟐𝒙 ∙ 𝟐𝒙 − 𝟑 − 3 −𝑥2 ∙ 𝟐 𝟐𝒙 − 𝟑 𝟐 𝒚′ = −𝟒𝒙𝟐 + 𝟔𝒙 − 𝟔 + 𝟐𝒙𝟐 𝟐𝒙 − 𝟑 𝟐 𝒚′ = −𝟒𝒙𝟐 + 𝟐𝒙𝟐 + 𝟔𝒙 − 𝟔 𝟐𝒙 − 𝟑 𝟐 𝒚′ = −𝟐𝒙𝟐 + 𝟔𝒙 − 𝟔 𝟐𝒙 − 𝟑 𝟐 o) 𝑔 𝑥 = 3𝑥5+2𝑥 𝑥2−𝑥 Aplicando a regra da derivado do quociente 𝒖 𝒗 ′ = 𝒖′ ∙ 𝒗 − 𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒗𝟐 𝒖 = 𝟑𝒙𝟓 + 𝟐𝒙 ⟹ 𝒖′ = 𝟏𝟓𝒙𝟒 + 𝟐 𝒗 = 𝒙𝟐 − 𝒙 ⟹ 𝒗′ = 𝟐𝒙 − 𝟏 𝒈′ 𝒙 = 𝒖′ ∙ 𝒗 − 𝒖 ∙ 𝒗′ 𝒗𝟐 𝒈′ 𝒙 = 𝟏𝟓𝒙𝟒 + 𝟐 ∙ 𝒙𝟐 − 𝒙 − 𝟑𝒙𝟓 + 𝟐𝒙 ∙ 𝟐𝒙 − 𝟏 𝒙𝟐 − 𝒙 𝟐 𝒈′ 𝒙 = 𝟏𝟓𝒙𝟔 − 𝟏𝟓𝒙𝟓 + 𝟐𝒙𝟐 − 𝟐𝒙 − 𝟔𝒙𝟔 + 𝟑𝒙𝟓 − 𝟒𝒙𝟐 + 𝟐𝒙 𝒙𝟐 − 𝒙 𝟐 𝒈′ 𝒙 = 𝟏𝟓𝒙𝟔 − 𝟔𝒙𝟔 + 𝟑𝒙𝟓 − 𝟏𝟓𝒙𝟓 + 𝟐𝒙𝟐 − 𝟒𝒙𝟐 − 𝟐𝒙 + 𝟐𝒙 𝒙𝟐 − 𝒙 𝟐 𝒈′ 𝒙 = 𝟗𝒙𝟔 − 𝟏𝟐𝒙𝟓 − 𝟐𝒙𝟐 𝒙𝟐 − 𝒙 𝟐 p) 𝑔 𝑥 = 3𝑥4 − 1 ∙ 2𝑥3 − 6𝑥 3𝑥2 + 12 Pra esse caso consideraremos o produto de três funções 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ e queremos calcular sua derivada, então podemos usar a derivada do produto 𝑢 ∙ 𝑣 ′ = 𝑢′ ∙ 𝑣 + 𝑢 ∙ 𝑣′ , se considerarmos 𝑢 = 𝑓 ∙ 𝑔 𝑒 𝑣 = ℎ Assim temos: 𝑢 ∙ 𝑣 ′ = 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ ′ 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ ′ = 𝑢′ ∙ 𝑣 + 𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ ′ = 𝑓 ∙ 𝑔 ′ ∙ ℎ + 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ′ Pela regra do produto teremos : 𝑓 ∙ 𝑔 ′ = 𝑓′ ∙ 𝑔 + 𝑓 ∙ 𝑔′ Logo temos: 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ ′ = 𝑓 ∙ 𝑔 ′ ∙ ℎ + 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ 𝑔ℎ′ 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ ′ = 𝑓′ ∙ 𝑔 + 𝑓 ∙ 𝑔′ ∙ ℎ + 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ′ 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ ′ = 𝑓′ ∙ 𝑔 ∙ ℎ + 𝑓 ∙ 𝑔′ ∙ ℎ + 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ′ Usando esse princípio iremos resolver a letra p do 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ ′ = 𝑓′ ∙ 𝑔 ∙ ℎ + 𝑓 ∙ 𝑔′ ∙ ℎ + 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ′ p) 𝑔 𝑥 = 3𝑥4 − 1 ∙ 2𝑥3 − 6𝑥 3𝑥2 + 12 𝑓 = 3𝑥4 − 1 ⟹ 𝑓′ = 12𝑥3; 𝑔 = 2𝑥3 − 6𝑥 ⟹ 𝑔′ = 6𝑥2 − 6 ℎ = 3𝑥2 + 12 ⟹ ℎ′ = 6𝑥 Aplicando a fórmula 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ ′ = 𝑓′ ∙ 𝑔 ∙ ℎ + 𝑓 ∙ 𝑔′ ∙ ℎ + 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ′ 𝑔′ 𝑥 = 𝑓′ ∙ 𝑔 ∙ ℎ + 𝑓 ∙ 𝑔′ ∙ ℎ + 𝑓 ∙ 𝑔 ∙ ℎ′ 𝑔′ 𝑥 = 12𝑥3 ∙ 2𝑥3 − 6𝑥 ∙ 3𝑥2 + 12 + 3𝑥4 − 1 ∙ 6𝑥2 − 6 ∙ 3𝑥2 + 12 + 3𝑥4 − 1 ∙ 2𝑥3 − 6𝑥 ∙ 6𝑥 𝑔′ 𝑥 = 24𝑥6 − 72𝑥4 ∙ 3𝑥2 + 12 + 18𝑥6 − 18𝑥4 − 6𝑥2 + 6 ∙ 3𝑥2 + 12 + 6𝑥7 −18𝑥5 −2𝑥3 + 6𝑥 ∙ 6𝑥 𝑔′ 𝑥 = 72𝑥8 + 288𝑥6 −216𝑥6 − 864𝑥4 54𝑥8 + 216𝑥6 − 54𝑥6 − 864𝑥4 − 18𝑥4 − 72𝑥2 +18𝑥2 + 72 +36𝑥7 − 108𝑥6 − 12𝑥4 + 36𝑥2 = 126𝑥8 + 36𝑥7 + 126𝑥6 − 1758𝑥4 − 18𝑥2 + 72 𝑔′ 𝑥 = 126𝑥8 + 36𝑥7 + 126𝑥6 − 1758𝑥4 − 18𝑥2 + 72 Derivada de Função Composta Seja duas funções f e g diferenciáveis, onde 𝑦 = 𝑔 𝑢 e 𝑢 = 𝑓 𝑥 . Podemos afirmar que, para todo x tal que 𝑓 𝑥 está no domínio de g, podemos escrever 𝑦 = 𝑔 𝑢 = 𝑔 𝑓 𝑥 , isto é, consideramos uma função composta. Regra da Cadeia Se 𝑦 = 𝑔 𝑢 e 𝑢 = 𝑓 𝑥 e existem as derivadas 𝑑𝑦 𝑑𝑢 e 𝑑𝑢 𝑑𝑥 , logo a função composta 𝑔 𝑓 𝑥 tem a derivada e é calculada pela equação: 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 𝑑𝑦 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑥 Exemplos: Calcular a derivada de cada uma das funções dadas a seguir em relação à variável x: a) 𝑦 = 𝑥4 − 5𝑥 3 𝑢 = 𝑥4 − 5𝑥, 𝑦 = 𝑢3 Aplicando a regra da cadeia: 𝒅𝒚 𝒅𝒙 = 𝒅𝒚 𝒅𝒖 ∙ 𝒅𝒖 𝒅𝒙 Calcular 𝑑𝑦 𝑑𝑢 (derivar y em relação a u) 𝑦 = 𝑢3 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = 3𝑢2 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = 3 𝑥4 − 5𝑥 2 Calcular 𝑑𝑢 𝑑𝑥 (derivar u em relação a x) 𝑢 = 𝑥4 − 5𝑥 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 4𝑥3 − 5 Aplicar a regra da cadeia, sabendo que 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = 3 𝑥4 − 5𝑥 2 e 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 4𝑥3 − 5 𝒅𝒚 𝒅𝒙 = 𝒅𝒚 𝒅𝒖 ∙ 𝒅𝒖 𝒅𝒙 Daí temos: 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 3 𝑥4 − 5𝑥 2 ∙ 4𝑥3 − 5 𝑏) 𝑦 = 1−2𝑥 𝑥−1 6 𝑢 = 1−2𝑥 𝑥−1 e 𝑦 = 𝑢6 Aplicando a regra da cadeia: 𝒅𝒚 𝒅𝒙 = 𝒅𝒚 𝒅𝒖 ∙ 𝒅𝒖 𝒅𝒙 Calcular 𝑑𝑦 𝑑𝑢 (derivar y em relação a u) 𝑦 = 𝑢6 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = 6𝑢5 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = 6 1−2𝑥 𝑥−1 5 Calcular 𝑑𝑢 𝑑𝑥 (derivar u em relação a x) 𝑢 = 1−2𝑥 𝑥−1 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 𝒇′∙𝒈−𝒇 ∙𝒈′ 𝒈𝟐 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 𝑓′∙𝑔−𝑓 ∙𝑔′ 𝑔2 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = −2∙ 𝑥−1 − 1−2𝑥 ∙1 𝑥−1 2 Aplicar a regra da cadeia, sabendo que 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = 6 1−2𝑥 𝑥−1 5 e 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 1 𝑥−1 2 𝒅𝒚 𝒅𝒙 = 𝒅𝒚 𝒅𝒖 ∙ 𝒅𝒖 𝒅𝒙 Daí temos: 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 6 1−2𝑥 𝑥−1 5 ∙ 1 𝑥−1 2 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 6 1−2𝑥 5 𝑥−1 7 Rascunho 𝑓 = 1 − 2𝑥 𝑓′ = −2 𝑔 = 𝑥 − 1 𝑔′ = 1 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = −2𝑥 + 2 − 1 + 2𝑥 𝑥 − 1 2 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = −2𝑥 + 2𝑥 + 2 − 1 𝑥 − 1 2 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 1 𝑥 − 1 2 c) 𝑦 = 2𝑥 − 1 2 3 − 𝑥2 3 Temos nesse caso que derivar o produto, logo usaremos inicialmente a regra 𝑓 ∙ 𝑔 ′ = 𝑓′ ∙ 𝑔 + 𝑓 ∙ 𝑔′ 𝑓 = 2𝑥 − 1 2 𝑒 𝑔 = 3 − 𝑥2 3 Calculando as derivadas: Derivando a função f 𝑓′ ⟹ 𝑅𝑒𝑔𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑑𝑒𝑖𝑎 𝑑𝑓 𝑑𝑥 = 𝑑𝑓 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑥 𝑢 = 2𝑥 − 1 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 2 𝑓′ = 𝑑𝑓 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑥 𝑓′ = 2 2𝑥 − 1 ∙ 2 𝑓′ = 4 2𝑥 − 1 𝑓 = 𝑢2 𝑑𝑓 𝑑𝑢 = 2𝑢 𝑑𝑓 𝑑𝑢 = 2 2𝑥 − 1 𝑔 = 3 − 𝑥2 3 Derivando a função 𝑔 𝑔′ ⟹ 𝑅𝑒𝑔𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑑𝑒𝑖𝑎 𝑑𝑔 𝑑𝑥 = 𝑑𝑔 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑥 𝑢 = 3 − 𝑥2 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = −2𝑥 𝑔′ = 𝑑𝑔 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑥 𝑔′ = 3 3 − 𝑥2 2 ∙ −2𝑥 𝑔′ = −6𝑥 3 − 𝑥2 2 𝑔 = 𝑢3 𝑑𝑔 𝑑𝑢 = 3𝑢2 𝑑𝑔 𝑑𝑢 = 3 3 − 𝑥2 2 𝑓 ∙ 𝑔 ′ = 𝑓′ ∙ 𝑔 + 𝑓 ∙ 𝑔′ 𝑓 = 2𝑥 − 1 2 𝑒 𝑔 = 3 − 𝑥2 3 𝑓′ = 4 2𝑥 − 1 𝑔′ = −6𝑥 3 − 𝑥2 2 Agora aplicaremos a regra da derivada de um produto 𝑦′ = 𝑓′ ∙ 𝑔 + 𝑓 ∙ 𝑔′ 𝑦′ = 4 2𝑥 − 1 ∙ 3 − 𝑥2 3 + (2𝑥 − 1)2 −6𝑥(3 − 𝑥2)2 𝑦′ = 4 2𝑥 − 1 ∙ 3 − 𝑥2 3 − 6𝑥(2𝑥 − 1)2(3 − 𝑥2)2 d) ℎ 𝑥 = 4 5 − 𝑥3 Podemos escrever essa função em forma de potência da seguinte maneira: ℎ 𝑥 = 4 5 − 𝑥3 1 2 𝑢 = 5 − 𝑥3 ℎ(𝑢) = 4𝑢 1 2 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = −3𝑥2 𝑑ℎ 𝑑𝑢 = 4 ∙ 1 2 𝑢 1 2−1 𝑑ℎ 𝑑𝑢 = 2𝑢− 1 2 𝑑ℎ 𝑑𝑢 = 2 5 − 𝑥3 − 1 2 𝑑ℎ 𝑑𝑢 = 2 5 − 𝑥3 1 2 𝑑ℎ 𝑑𝑢 = 2 5 − 𝑥3 𝑑ℎ 𝑑𝑢 = 2 5 − 𝑥3 𝑒 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = −3𝑥2 Aplicando a regra da cadeia teremos: 𝑑ℎ 𝑑𝑥 = 𝑑ℎ 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑥 𝑑ℎ 𝑑𝑥 = 2 5 − 𝑥3 ∙ −3𝑥2 ℎ′ 𝑥 = −6𝑥2 5 − 𝑥3 e) 𝑓 𝑥 = 5𝑒2𝑥−3 𝑢 = 2𝑥 − 3 𝑓 𝑢 = 5𝑒𝑢 Aplicando a regra da cadeia 𝑑𝑓 𝑑𝑥 = 𝑑𝑓 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑥 𝑑𝑓 𝑑𝑥 = 5𝑒2𝑥−3 ∙ 2 𝑓′ 𝑥 = 10𝑒2𝑥−3 Tabela de Derivadas de Funções 1) 𝑓 𝑥 = 𝑐 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 0 2) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑥𝑛 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑛 ∙ 𝑐𝑥𝑛−1 3) 𝑢 ∙ 𝑣 ′ = 𝑢′ ∙ 𝑣 + 𝑢 ∙ 𝑣′ 4) 𝑢 𝑣 ′ = 𝑢′∙ 𝑣−𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑣2 5) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑒𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = c𝑒𝑥 6) 𝑓 𝑥 = 𝑙𝑛 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 1 𝑥 7) 𝑓 𝑥 = 𝑠𝑒𝑛 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠𝑥 8) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑠𝑒𝑛𝑥 9) 𝑓 𝑥 = 𝑡𝑔 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐2𝑥 10) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑡𝑔 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐2𝑥 11) 𝑓 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐𝑥 ∙ 𝑡𝑔𝑥 12) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐𝑥 ∙ 𝑐𝑜𝑡𝑔𝑥 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 2 𝑑𝑓 𝑑𝑢 = 5𝑒𝑢 𝑑𝑓 𝑑𝑢 = 5𝑒2𝑥−3 Utilize regras de derivação para provar que se 𝑓 𝑥 = 𝑡𝑔 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐2𝑥, e em seguida calcule a derivada de 𝑦 = 𝑡𝑔 𝑥2 − 3𝑥 Provando a afirmação 𝑓 𝑥 = 𝑡𝑔 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐2𝑥 𝑓 𝑥 = 𝑠𝑒𝑛𝑥 𝑐𝑜𝑠𝑥 Então 𝑓′ 𝑥 = 𝑢′∙𝑣−𝑢∙𝑣′ 𝑣2 𝑓′ 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠𝑥∙𝑐𝑜𝑠𝑥−𝑠𝑒𝑛𝑥∙ −𝑠𝑒𝑛𝑥 𝑐𝑜𝑠2𝑥 𝑓′ 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠2𝑥+𝑠𝑒𝑛2𝑥 𝑐𝑜𝑠2𝑥 𝑓′ 𝑥 = 1 𝑐𝑜𝑠2𝑥 𝑓′ 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐2𝑥 Tabela de Derivadas de Funções 1) 𝑓 𝑥 = 𝑐 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 0 2) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑥𝑛 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑛 ∙ 𝑐𝑥𝑛−1 3) 𝑢 ∙ 𝑣 ′ = 𝑢′ ∙ 𝑣 + 𝑢 ∙ 𝑣′ 4) 𝑢 𝑣 ′ = 𝑢′∙ 𝑣−𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑣2 5) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑒𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = c𝑒𝑥 6) 𝑓 𝑥 = 𝑙𝑛 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 1 𝑥 7) 𝑓 𝑥 = 𝑠𝑒𝑛 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠𝑥 8) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑠𝑒𝑛𝑥 9) 𝑓 𝑥 = 𝑡𝑔 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐2𝑥 10) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑡𝑔 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐2𝑥 11) 𝑓 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐𝑥 ∙ 𝑡𝑔𝑥 12) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐𝑥 ∙ 𝑐𝑜𝑡𝑔𝑥 𝑢 = 𝑠𝑒𝑛𝑥 𝑢′ = 𝑐𝑜𝑠𝑥 𝑣 = 𝑐𝑜𝑠𝑥 𝑣′ = −𝑠𝑒𝑛𝑥 Calculando a derivada da função 𝑦 = 𝑡𝑔 𝑥2− 3𝑥 𝑢 = 𝑥2 − 3𝑥 𝑦 = 𝑡𝑔𝑢 Aplicando a regra da cadeia teremos: 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 𝑑𝑦 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑥 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 𝑠𝑒𝑐2 𝑥2 − 3𝑥 ∙ 2𝑥 − 3 𝑦′ = 2𝑥 − 3 ∙ 𝑠𝑒𝑐2 𝑥2 − 3𝑥 Tabela de Derivadas de Funções 1) 𝑓 𝑥 = 𝑐 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 0 2) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑥𝑛 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑛 ∙ 𝑐𝑥𝑛−1 3) 𝑢 ∙ 𝑣 ′ = 𝑢′ ∙ 𝑣 + 𝑢 ∙ 𝑣′ 4) 𝑢 𝑣 ′ = 𝑢′∙ 𝑣−𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑣2 5) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑒𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = c𝑒𝑥 6) 𝑓 𝑥 = 𝑙𝑛 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 1 𝑥 7) 𝑓 𝑥 = 𝑠𝑒𝑛 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠𝑥 8) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑠𝑒𝑛𝑥 9) 𝑓 𝑥 = 𝑡𝑔 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐2𝑥 10) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑡𝑔 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐2𝑥 11) 𝑓 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = 𝑠𝑒𝑐𝑥 ∙ 𝑡𝑔𝑥 12) 𝑓 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐 𝑥 ⟹ 𝑓′ 𝑥 = −𝑐𝑜𝑠𝑒𝑐𝑥 ∙ 𝑐𝑜𝑡𝑔𝑥 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 2𝑥 − 3 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = 𝑠𝑒𝑐2𝑢 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = 𝑠𝑒𝑐2 𝑥2 − 3𝑥 Os exercícios seguintes (5 e 6) retirados do livro “CÁLCULO Funções de uma e várias variáveis” do autor Pedro Alberto Morettin, publicado em 2016 pela editora SARAIVA Fazer as questões ímpares Atividades retirada do livro O CÁLCULO com Geometria Analítica do autor LEITHOLD conforme as referência bibliográficas informadas no final desta aula Aplicações das derivadas • Funções crescentes e decrescentes Afirmamos que uma função 𝑓 𝑥 , definida em determinado intervalo do eixo x, é crescente se, nesse intervalo 𝑥1 < 𝑥2 implica que 𝑓 𝑥1 < 𝑓 𝑥2 . Analogamente, afirmamos que 𝑓 𝑥 é decrescente se, 𝑥1 < 𝑥2 e 𝑓 𝑥1 > 𝑓 𝑥2 . Teorema Seja a 𝑓 𝑥 contínua no intervalo I. • Se 𝑓′ 𝑥 > 0 para todo x pertencendo ao interior de I, então 𝑓 𝑥 será crescente em I. • Se 𝑓′ 𝑥 < 0 para todo x pertencendo ao interior de I, então 𝑓 𝑥 será decrescente em I. Exemplo: Determine os intervalos de crescimento e de decrescimento da função 𝑓 𝑥 = −𝑥3 + 2𝑥2 − 𝑥 + 8 𝑓′ 𝑥 = −3𝑥2 + 4𝑥 − 1 ∆= 42 − 4 −3 −1 ∆= 16 − 12 ∆= 4 𝑥 = −4 ± 4 2 ∙ −3 𝑥 = −4 ± 2 −6 ൽ 𝑥1 = −2 −6 = 1 3 𝑥1 = −6 −6 = 1 − + − 1 3 1 • A função 𝑓 𝑥 será crescente no intervalo 1 3 , 1 • A função 𝑓 𝑥 será decrescente nos intervalos −∞, 1 3 𝑒 1,+∞ Concavidade e pontos de Inflexão Concavidade Teorema Seja uma função 𝑓 𝑥 que admite segunda derivada no intervalo aberto I. • Se 𝑓′′ 𝑥 > 0 no intervalo I, então a função dada terá a concavidade voltada para cima em I. • Se 𝑓′′ 𝑥 < 0 no intervalo I, então a função dada terá a concavidade voltada para baixo em I. Pontos de Inflexão Definição Pontos de inflexão de uma função 𝑓 𝑥 , são os pontos que dividem a função em concavidades de sentidos opostos. Para calcularmos os pontos de inflexão fazemos 𝑓′′ 𝑥 = 0, os valores de x dessa equação serão denominados de pontos de inflexão. Exemplo Seja a função 𝑓 𝑥 = −𝑥3 + 3𝑥2 − 𝑥 + 1. Estude a função 𝑓 𝑥 com relação à concavidade e determine os pontos de inflexão. 𝑓′ 𝑥 = −3𝑥2 + 6𝑥 − 1 𝑓′′ 𝑥 = −6𝑥 + 6 𝑓′′ 𝑥 = 0 0 = −6𝑥 + 6 6𝑥 = 6 𝑥 = 1 Máximos e Mínimos Teorema Seja 𝑓 𝑥 uma função contínua no intervalo fechado 𝑎, 𝑏 . Se 𝑥0 é um ponto tal que 𝑎 < 𝑥0 < 𝑏 no qual • 𝑓′ 𝑥0 = 0 • 𝑓′′ 𝑥0 < 0 então em 𝑥0 ocorre um máximo relativo • 𝑓′′ 𝑥0 > 0 então em 𝑥0 ocorre um mínimo relativo • Seja y = 𝑓 𝑥 uma função. Dizemos que 𝑥 = 𝑐 é um ponto crítico de 𝑓 𝑥 , se 𝑓′ 𝑐 = 0 . Exemplos 1) Encontre o números críticos da função 𝑓 𝑥 identificando-os como ponto de máximo ou ponto de mínimo e em seguida determine o ponto de inflexão em cada caso. a) 𝑓 𝑥 = 2𝑥 + 3𝑥2 − 8 3 𝑥3 Calculando os pontos críticos 𝑓′ 𝑥 = 0 𝑓′ 𝑥 = 2 + 6𝑥 − 8𝑥2 0 = 2 + 6𝑥 − 8𝑥2 8𝑥2 − 6𝑥 − 2 = 0 ÷ 2 4𝑥2 − 3𝑥 − 1 = 0 ∆= −3 2 − 4 ∙ 4 ∙ −1 ∆= 9 + 16 ∆= 25 𝑥 = − −3 ± 25 2 ∙ 4 𝑥 = 3 ± 5 8 ൽ 𝑥′ = 8 8 = 1 𝑥′′ = − 2 8 = − 1 4 Portanto 𝑥 = 1 𝑒 𝑥 = − 1 4 são os pontos críticos de 𝑓 𝑥 Identificando o ponto de máximo e o ponto de mínimo local Portanto 𝑥 = − 1 4 é 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙 𝑒 𝑠𝑒𝑢 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙 é 𝑓 − 1 4 = − 13 48 ; 𝑥 = 1 é 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙 e seu valor máximo local é 𝑓 1 = 7 3 𝑓 𝑥 = 2𝑥 + 3𝑥2 − 8 3 𝑥3 𝑓 1 = 2 ∙ 1 + 3 ∙ 12 − 8 3 13 𝑓 1 = 2 + 3 − 8 3 𝑓 1 = 6 + 9 − 8 3 𝑓 1 = 7 3 𝑓 𝑥 = 2𝑥 + 3𝑥2 − 8 3 𝑥3 𝑓 − 1 4 = 2 ∙ − 1 4 + 3 ∙ − 1 4 2 − 8 3 − 1 4 3 𝑓 − 1 4 = − 2 4 + 3 ∙ 1 16 − 8 3 ∙ − 1 64 𝑓 − 1 4 = − 2 4 + 3 16 + 1 24 𝑓 − 1 4 = −24 + 9 + 2 48 𝑓 − 1 4 = − 13 48 𝑓 𝑥 = 2𝑥 + 3𝑥2 − 8 3 𝑥3 Calculando o ponto de inflexão 𝑓′′ 𝑥 = 0 𝑓′ 𝑥 = 2 + 6𝑥 − 8𝑥2 𝑓′′ 𝑥 = 6 − 16𝑥 0 = 6 − 16𝑥 16𝑥 = 6 𝑥 = 6 16 𝑥 = 3 8 Portanto 𝑥 = 3 8 é denominado de ponto de inflexão Agora iremos calcular as coordenadas do ponto de inflexão 𝑓 3 8 = 2 ∙ 3 8 + 3 3 8 2 − 8 3 3 8 3 𝑓 3 8 = 3 4 + 3 ∙ 9 64 − 8 3 ∙ 3 8 ∙ 3 8 ∙ 3 8 𝑓 3 8 = 3 4 + 3 ∙ 9 64 − 8 3 ∙ 3 8 ∙ 3 8 ∙ 3 8 𝑓 3 8 = 3 4 + 27 64 − 9 64 𝑓 3 8 = 3 4 + 27 64 − 9 64 𝑓 3 8 = 3 4 + 18 64 𝑓 3 8 = 3 4 + 9 32 𝑓 3 8 = 24 + 9 32 𝑓 3 8 = 33 32 Portanto 𝑥 = − 1 4 é ponto de mínimo local e 𝑓 − 1 4 = − 13 48 é o valor mínimo local da função; 𝑥 = 1 é ponto de máximo local e seu valor máximo local é 𝑓 1 = 7 3 . 𝑥 = 3 8 na função é de ponto de inflexão b) 𝑓 𝑥 = −𝑥 𝑥 + 1 2 Calculando os pontos críticos 𝑓′ 𝑥 = 0 𝑓 = 𝑢 ∙ 𝑣 𝑓′ 𝑥 = 𝑢′ ∙ 𝑣 + 𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑢 = −𝑥 ⟹ 𝑢′ = −1 𝑣 = 𝑥 + 1 2 𝑣′ = 2 𝑥 + 1 𝑓′ 𝑥 = −1 ∙ 𝑥 + 1 2 + −𝑥 ∙ 2 𝑥 + 1 𝑓′ 𝑥 = −1 ∙ 𝑥2 + 2𝑥 + 1 − 2𝑥 ∙ 𝑥 + 1 𝑓′ 𝑥 = −𝑥2 − 2𝑥 − 1 − 2𝑥2 − 2𝑥 𝑓′ 𝑥 = −3𝑥2 − 4𝑥 − 1 −3𝑥2 − 4𝑥 − 1 = 0 −4 2 − 4 −3 −1 ∆= 16 − 12 ∆= 4 𝑓′ 𝑥 = −3𝑥2 − 4𝑥 − 1 ∆= 4 𝑥 = − −4 ± 4 2 ∙ −3 𝑥 = 4 ± 2 −6 ൽ Portanto 𝑥 = −1 𝑒 𝑥 = − 1 3 são os pontos críticos de 𝑓 𝑥 Identificando o ponto de máximo e o ponto de mínimo local 𝑓 𝑥 = −𝑥 𝑥 + 1 2 𝑥′ = 6 −6 = −1 𝑥′′ = 2 −6 = − 1 3 𝑓 −1 = − −1 ∙ −1 + 1 2 𝑓 −1 = 1 ∙ 0 𝑓 −1 = 0 𝑓 − 1 3 = − − 1 3 − 1 3 + 1 2 𝑓 − 1 3 = 1 3 −1 + 3 3 2 𝑓 − 1 3 = 1 3 ∙ 4 9 𝑓 − 1 3 = 4 27 Portanto 𝑒 𝑥 = − 1 3 é ponto de máximo local e 𝑥 = −1 é ponto de mínimo local Calculado o ponto de inflexão 𝑓′ 𝑥 = −3𝑥2 − 4𝑥 − 1 𝑓′′ 𝑥 = −6𝑥 − 4 0 = −6𝑥 − 4 6𝑥 = −4 𝑥 = − 4 6 𝑥 = − 2 3 𝑓 − 2 3 = − − 2 3 − 2 3 + 1 2 𝑓 − 2 3 = 2 3 −2 + 3 3 2 𝑓 − 2 3 = 2 3 1 3 2 𝑓 − 2 3 = 2 3 1 3 2 𝑓 − 2 3 = 2 3 ∙ 1 9 𝑓 − 2 3 = 2 27 O ponto de inflexão é − 2 3 , 2 27 𝑓 𝑥 = −𝑥 𝑥 + 1 2 𝑥 = − 1 3 é ponto de máximo local e 𝑓 − 1 3 = 4 27 ; 𝑥 = −1 é ponto de mínimo local 𝑓 −1 = 0 o ponto de inflexão é 𝑥 = − 2 3 com 𝑓 − 2 3 = 2 27 Problemas de Otimização Exemplos: 1) Desejamos construir uma praça em nosso bairro no formato retangular de área igual a 6.400𝑚2. Quais serão as dimensões dessa praça para que o perímetro seja o menor possível? Calculando a área A 𝐴 = 𝑥𝑦 𝑥𝑦 = 6.400 𝑦 = 6.400 𝑥 Calculando o perímetro C 𝐶 = 2𝑥 + 2𝑦 𝐶 𝑥 = 2𝑥 + 2 ∙ 6.400 𝑥 𝐶 𝑥 = 2𝑥 + 12.800 𝑥 𝐶 𝑥 = 2𝑥 + 12.800 𝑥 𝐶 𝑥 = 2𝑥2+12.800 𝑥 𝐶′ 𝑥 = 𝑢′∙ 𝑣−𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑣2 𝑢 = 2𝑥2 + 12.800 𝑢′ = 4𝑥 𝑣 = 𝑥 𝑣′ = 1 𝐶′ 𝑥 = 4𝑥∙𝑥− 2𝑥2+12.800 ∙1 𝑥2 𝐶′ 𝑥 = 4𝑥2−2𝑥2−12800 𝑥2 𝐶′ 𝑥 = 2𝑥2−12800 𝑥2 𝐶′ 𝑥 = 0 2𝑥2−12800 𝑥2 = 0 2𝑥2 − 12800 = 0 𝑥2 − 6.400 = 0 𝑥2 = 6.400 𝑥2 = 6.400 𝑥 = 6.400 𝑥 = 80 𝑚 𝑦 = 6.400 𝑥 𝑦 = 6.400 80 𝑦 = 80 𝑚 2) Achar dois números positivos cuja soma é 16 e cujo produto é o máximo possível. 𝑆 = 𝑥 + 𝑦 𝑃 = 𝑥 ∙ 𝑦 𝑥 + 𝑦 = 16 𝑦 = 16 − 𝑥 𝑃 𝑥 = 𝑥 ∙ 16 − 𝑥 𝑃 𝑥 = 16𝑥 − 𝑥2 𝑃′ 𝑥 = 16 − 2𝑥 𝑃′ 𝑥 = 0 0 = 16 − 2𝑥 2𝑥 = 16 𝑥 = 16 2 𝑥 = 8 𝑦 = 16 − 𝑥 𝑦 = 16 − 8 𝑦 = 8 3) Um jardim retangular de 50𝑚2 de área deve ser protegido contra animais. Se um lado do jardim já está protegido por uma parede de celeiro, quais as dimensões da cerca de menor comprimento? Calculando a área A 𝐴 = 𝑥𝑦 𝑥𝑦 = 50 𝑦 = 50 𝑥 Calculando o perímetro C 𝐶 = 2𝑥 + 𝑦 𝐶 𝑥 = 2𝑥 + 50𝑥 𝐶 𝑥 = 2𝑥2+50 𝑥 𝑢 = 2𝑥2 + 50 𝑢′ = 4𝑥 𝑣 = 𝑥 𝑣′ = 1 𝐶′ 𝑥 = 𝑢′∙ 𝑣−𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑣2 𝐶′ 𝑥 = 4𝑥∙𝑥− 2𝑥2+50 ∙1 𝑥2 𝐶′ 𝑥 = 4𝑥2−2𝑥2−50 𝑥2 𝐶′ 𝑥 = 2𝑥2 − 50 𝑥2 2𝑥2 − 50 𝑥2 = 0 2𝑥2 − 50 = 0 𝑥2 − 25 = 0 𝑥2 = 25 𝑥 = 25 𝑥 = 5𝑚 𝑦 = 50 𝑥 𝑦 = 50 5 𝑦 = 10 𝑚 Exercícios 1) Faça um estudo completo e esboce o gráfico das seguintes funções: a) 𝑓 𝑥 = 𝑥3 3 − 5𝑥2 2 + 4𝑥 + 2 b) 𝑓 𝑥 = 𝑥3 − 3𝑥 c) 𝑓 𝑥 = 5 + 𝑥 − 𝑥2 d) 𝑓 𝑥 = 𝑥3 + 𝑥2 − 𝑥 − 1 e) 𝑓 𝑥 = 2𝑥4 − 4𝑥2 f) 𝑓 𝑥 = −3𝑥4 − 6𝑥2 g) 𝑓 𝑥 = 𝑥 − 1 3 h) 𝑓 𝑥 = 𝑥 − 1 4 i) 𝑓 𝑥 = 1 𝑥 + 4 j) 𝑓 𝑥 = 1 𝑥−1 2) Obtenha os pontos de máximo ou de mínimo das funções dadas (Quando existirem): a) 𝑓 𝑥 = 𝑥2 − 4𝑥 + 5 b) 𝑓 𝑥 = 6𝑥 − 𝑥2 c) 𝑓 𝑥 = 𝑥3 3 − 7𝑥2 2 + 6𝑥 + 5 d) 𝑓 𝑥 = − 𝑥3 3 + 4𝑥 +6 e) 𝑓 𝑥 = 𝑥 + 1 𝑥 f) 𝑓 𝑥 = 𝑥 ∙ 𝑥 + 2 3) Deseja-se construir uma piscina retangular com 900𝑚2de área. Quais as dimensões para que o perímetro seja o mínimo possível? 4) Obtenha dois números cuja soma seja 100 e cujo produto seja o máximo. 5) Um fabricante de conservas usa latas cilíndricas cujos volumes devem ser iguais a 500𝑐𝑚3. Quais devem ser as dimensões mais econômicas das latas (menor área)? 6) De todos os retângulos de perímetro igual a 100 m, qual é a área máxima? 7) Qual o número real positivo que, somado a seu inverso, dá o menor resultado possível? 8) Um homem deseja construir um galinheiro com formato retangular, usando como um dos lados a parede de sua casa. Quais dimensões devem ser utilizadas para que a área seja a maior possível, sabendo que ele pretende usar 20 𝑚 de cerca? 9) Um reservatório de água tem base quadrada e formato de prisma reto com tampa. Seu volume é 10𝑚3 e o custo do material utilizado é $100,00 por 𝑚2. Quais as dimensões do reservatório que minimizam o custo do material utilizado na construção? 10) Resolva o problema anterior supondo o reservatório sem tampa Correção das atividades: Nos exercícios de 1 a 20, encontre a derivada da função dada 1) 𝐹 𝑥 = 𝑥2 + 4𝑥 − 5 3 𝐹′ 𝑥 = 𝑑𝐹 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 𝑑𝑢 𝑑𝑥 ∙ 𝑑𝐹 𝑑𝑢 𝐹′ 𝑥 = 𝑑𝑢 𝑑𝑥 ∙ 𝑑𝐹 𝑑𝑢 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 𝑑′ e 𝑑𝐹 𝑑𝑢 = 𝑓′ 𝐹′ 𝑥 = 𝑑′ ∙ 𝑓′ 𝑑 = 𝑥2 + 4𝑥 − 5 𝑑′ = 2𝑥 + 4 = 2 𝑥 + 2 𝑓 = 𝑥2 + 4𝑥 − 5 3 𝑓′ = 3 𝑥2 + 4𝑥 − 5 2 𝐹′ 𝑥 = 𝑑′ ∙ 𝑓′ 𝐹′ 𝑥 = 2(𝑥 + 2) ∙ 3 𝑥2 + 4𝑥 − 5 2 𝐹′ 𝑥 = 6 ∙ (𝑥 + 2) ∙ 𝑥2 + 4𝑥 − 5 2 3)𝑓 𝑡 = 2𝑡4 − 7𝑡3 + 2𝑡 − 1 2 𝐹′ 𝑥 = 𝑑′ ∙ 𝑓′ 𝑑 = 2𝑡4 − 7𝑡3 + 2𝑡 − 1 𝑑′ = (8𝑡3 − 21𝑡2 + 2) 𝑓 = 2𝑡4 − 7𝑡3 + 2𝑡 − 1 2 𝑓′ = 2 2𝑡4 − 7𝑡3 + 2𝑡 − 1 𝐹′ 𝑥 = 𝑑′ ∙ 𝑓′ 𝐹′ 𝑥 = (8𝑡3 − 21𝑡2 + 2) ∙ 2 2𝑡4 − 7𝑡3 + 2𝑡 − 1 𝐹′ 𝑥 = 2 ∙ 8𝑡3 − 21𝑡2 + 2 ∙ 2𝑡4 − 7𝑡3 + 2𝑡 − 1 5) 𝑓 𝑥 = 𝑥 + 4 −2 𝑑 = 𝑥 + 4 𝑑′ = 1 𝑓 = 𝑥 + 4 −2 𝑓′ = −2 ∙ 𝑥 + 4 −3 𝑓′ 𝑥 = 1 ∙ −2 ∙ 𝑥 + 4 −3 𝑓′ 𝑥 = −2 ∙ 𝑥 + 4 −3 7)ℎ 𝑢 = 3𝑢2 + 5 3 3𝑢 − 1 2 Temos que calcular a derivada do produto ℎ′ = 𝑈′ ∙ 𝑉 + 𝑈 ∙ 𝑉′ Então iremos aplicar a regra da cadeia para calcular 𝑈′ e 𝐺′ Calculando 𝑈′ 𝑈 = 3𝑢2 + 5 3 𝑑 = 3𝑢2 + 5 𝑑′ = 6𝑢 𝑓 = 3𝑢2 + 5 3 𝑓′ = 3 3𝑢2 + 5 2 𝑈′ = 𝑑′ ∙ 𝑓′ 𝑈′ = 6𝑢 ∙ 3 3𝑢2 + 5 2 𝑈′ = 18𝑢 ∙ 3𝑢2 + 5 2 Calculando 𝐺′ 𝑉 = 3𝑢 − 1 2 𝑑 = 3𝑢 − 1 𝑑′ = 3 𝑓 = 3𝑢 − 1 2 𝑓′ = 2 3𝑢 − 1 𝑉′ = 𝑑′ ∙ 𝑓′ 𝑉′ = 3 ∙ 2 3𝑢 − 1 𝑉′ = 6 ∙ 3𝑢 − 1 Agora aplicaremos a fórmula da derivada do produto ℎ′(𝑢) = 𝑈′ ∙ 𝑉 + 𝑈 ∙ 𝑉′ ℎ′(𝑢) = 18𝑢 ∙ 3𝑢2 + 5 2 ∙ 3𝑢 − 1 2 + 3𝑢2 + 5 3 ∙ 6 ∙ 3𝑢 − 1 ℎ′(𝑢) = 18𝑢 ∙ 3𝑢2 + 5 2 ∙ 3𝑢 − 1 2 + 6 ∙ 3𝑢2 + 5 3 ∙ 3𝑢 − 1 Fatorando colocando fatores em evidência ℎ′(𝑢) = 6 3𝑢2 + 5 2 ∙ 3𝑢 3𝑢 − 1 2 + 3𝑢2 + 5 ∙ 3𝑢 − 1 ℎ′(𝑢) = 6 3𝑢2 + 5 2 ∙ 3𝑢 − 1 3𝑢 3𝑢 − 1 + 3𝑢2 + 5 ℎ′(𝑢) = 6 3𝑢2 + 5 2 ∙ 3𝑢 − 1 9𝑢2 − 3𝑢 + 3𝑢2 + 5 ℎ′(𝑢) = 6 3𝑢2 + 5 2 ∙ 3𝑢 − 1 12𝑢2 − 3𝑢 + 5 9) 𝑔 𝑥 = 2𝑥 − 5 −1 4𝑥 + 3 −2 Temos que calcular a derivada do produto 𝑔′(𝑥) = 𝑈′ ∙ 𝑉 + 𝑈 ∙ 𝑉′ Então iremos aplicar a regra da cadeia para calcular 𝑈′ e 𝐺′ Calculando 𝑈′ 𝑈 = 2𝑥 − 5 −1 𝑑 = 2𝑥 − 5 𝑑′ = 2 𝑓 = 2𝑥 − 5 −1 𝑓′ = −1 2𝑥 − 5 −2 𝑈′ = 𝑑′ ∙ 𝑓′ 𝑈′ = 2 ∙ −1 2𝑥 − 5 2 𝑈′ = −2 ∙ 2𝑥 − 5 2 Calculando 𝐺′ 𝑉 = 4𝑥 + 3 −2 𝑑 = 4𝑥 + 3 𝑑′ = 4 𝑓 = 4𝑥 + 3 −2 𝑓′ = −2 4𝑥 + 3 −3 𝑉′ = 𝑑′ ∙ 𝑓′ 𝑉′ = 4 ∙ −2 4𝑥 + 3 −3 𝑉′ = −8 ∙ 4𝑥 + 3 −3 Agora aplicaremos a fórmula da derivada do produto 𝑔′(𝑥) = 𝑈′ ∙ 𝑉 + 𝑈 ∙ 𝑉′ 𝑔′(𝑢) = −2 ∙ 2𝑥 − 5 2 ∙ 3𝑢 − 1 2 + 2𝑥 − 5 −1 ∙ −8 ∙ 4𝑥 + 3 −3 𝑔′ 𝑢 = −2 ∙ 2𝑥 − 5 2 ∙ 3𝑢 − 1 2 − 8 ∙ 2𝑥 − 5 −1 ∙ 4𝑥 + 3 −3 11)𝑓 𝑦 = 𝑦−7 𝑦+2 2 Vamos aplicar a regra da cadeia para a função 𝑓 𝑦 𝑑 = 𝑦 − 7 𝑦 + 2 e 𝑓 = 𝑦 − 7 𝑦 + 2 2 𝑑𝑓 𝑑𝑦 = 𝑑𝑓 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑦 𝑓′ 𝑦 = 𝑑𝑢 𝑑𝑦 ∙ 𝑑𝑓 𝑑𝑢 𝑓′ 𝑦 = 𝑑′ ∙ 𝑓′ Para calcularmos 𝑑′ iremos aplicar a derivada de um quociente 𝑑′ = 𝑢′ ∙ 𝑣 − 𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑣2 𝑢 = 𝑦 − 7 𝑢′ = 1 𝑣 = 𝑦 + 2 𝑣′ = 1 𝑑′ = 1 ∙ 𝑦 + 2 − 𝑦 − 7 ∙ 1 𝑦 + 2 2 𝑑′ = 1 ∙ 𝑦 + 2 − 𝑦 − 7 ∙ 1 𝑦 + 2 2 𝑑′ = 𝑦 + 2 − 𝑦 + 7 𝑦 + 2 2 𝑑′ = 9 𝑦 + 2 2 Vamos voltar para o início e aplicar a regra da cadeia 𝑓′ 𝑦 = 𝑑′ ∙ 𝑓′ 𝑑′ = 9 𝑦 + 2 2 𝑒 𝑓 = 𝑦 − 7 𝑦 + 2 2 ⟹ 𝑑𝑓 𝑑𝑢 = 𝑓′ = 2 𝑦 − 7 𝑦 + 2 𝑓′ 𝑦 = 9 𝑦 + 2 2 ∙ 2 𝑦 − 7 𝑦 + 2 𝑓′ 𝑦 = 18 𝑦 − 7 𝑦 + 2 3 13) 𝑓 𝑥 = 2 7𝑥2+3𝑥−1 Podemos escrever a função dada da seguinte maneira: 𝑓 𝑥 = 2 7𝑥2 + 3𝑥 − 1 −1 Vamos aplicar a regra da cadeia para a função 𝑓 𝑥 𝑑 = 7𝑥2 + 3𝑥 − 1 e 𝑓 = 2 7𝑥2 + 3𝑥 − 1 −1 𝑑𝑓 𝑑𝑥 = 𝑑𝑓 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑥 𝑓′ 𝑥 = 𝑑𝑢 𝑑𝑥 ∙ 𝑑𝑓 𝑑𝑢 𝑓′ 𝑥 = 𝑑′ ∙ 𝑓′ 𝑑′ = 14𝑥 + 3 𝑒 𝑓′ = −2 7𝑥2 + 3𝑥 − 1 −2 𝑓′ 𝑥 = 14𝑥 + 3 −2 7𝑥2 + 3𝑥 − 1 −2 𝑓′ 𝑥 = −2 14𝑥 + 3 7𝑥2 + 3𝑥 − 1 −2 4) Um fabricante de conservas usa latas cilíndricas cujos volumes devem ser iguais a 500𝑐𝑚3. Quais devem ser as dimensões mais econômicas das latas (menor área)? 𝐴𝑡 = 2𝜋𝑟2 + 2𝜋𝑟ℎ 𝑉 = 𝜋𝑟2ℎ 𝑉 = 𝜋𝑟2ℎ 𝜋𝑟2ℎ = 500 ℎ = 500 𝜋𝑟2 𝐴 = 2𝜋𝑟2 + 2𝜋𝑟ℎ 𝐴 𝑟 = 2𝜋𝑟2 + 2𝜋𝑟 500 𝜋𝑟2 𝐴 𝑟 = 2𝜋𝑟2 + 1000 𝑟 𝐴 𝑟 = 2𝜋𝑟2 + 1000𝑟−1 𝐴′ 𝑟 = 4𝜋𝑟 − 1000𝑟−2 0 = 4𝜋𝑟 − 1000𝑟−2 1000𝑟−2 = 4𝜋𝑟 1000 𝑟2 = 4𝜋𝑟 4𝜋𝑟3 = 1000 𝑟3 = 1000 4𝜋 𝑟 = 3 1000 4𝜋 𝑟 = 10 3 4𝜋 𝐴′ 𝑟 = 0 9) Um reservatório de água tem base quadrada e formato de prisma reto com tampa. Seu volume é 10𝑚3 e o custo do material utilizado é $100,00 por 𝑚2. Quais as dimensões do reservatório que minimizam o custo do material utilizado na construção? 10) Resolva o problema anterior supondo o reservatório sem tampa 𝐴𝑏 = 𝑥 2 ℎ V = 𝑥2ℎ 𝑥2ℎ = 10 ℎ = 10 𝑥2 𝐶 = 𝑥2 + 4𝑥ℎ 𝐶 𝑥 = 𝑥2 + 4𝑥 10 𝑥2 𝐶 𝑥 = 𝑥2 + 40 𝑥 𝐶 𝑥 = 𝑥2 + 40𝑥−1 𝐶 𝑥 = 𝑥2 + 40𝑥−1 𝐶′ 𝑥 = 2𝑥 − 40𝑥−2 𝐶′ 𝑥 = 0 0 = 2𝑥 − 40𝑥−2 40𝑥−2 = 2𝑥 20𝑥−2 = 𝑥 20 𝑥2 = 𝑥 𝑥3 = 20 𝑥 = 3 20 𝑥 ≅ 2,71 ℎ = 10 𝑥2 ℎ = 10 ÷ 𝑥2 ℎ = 10 ÷ 3 20 2 ℎ = 10 ÷ 3 400 ℎ = 10 2 3 50 ℎ = 5 3 50 ≅ 1,36 𝒇′ 𝒙 = 𝟑𝒙𝟐 + 𝟖𝒙 + 𝟒 𝒇′ 𝒙 = 𝟎 𝟑𝒙𝟐 + 𝟖𝒙 + 𝟒 = 𝟎 ∆= 𝟏𝟔 𝒙 = −𝟖 ± 𝟏𝟔 𝟐 ∙ 𝟑 𝑥 = −8 ± 4 6 ൽ 𝑥′ = − 4 6 ⟹ 𝑥′ = − 2 3 𝑥′′ = − 12 6 ⟹ 𝑥′ = −2 −2 − 2 3 + − + ∴ O intervalo será: −2,− 2 3 ou −2,− 2 3 𝒇′ 𝒙 = 𝟐 ∙ 𝟑𝒙𝟐−𝟏 − 𝟏 ∙ −𝟓𝒙−𝟏−𝟏 + 0 𝒇′ 𝒙 = 𝟔𝒙𝟏 + 𝟓𝒙−𝟐 𝒇′ 𝒙 = 𝟔𝒙 + 𝟓 𝒙𝟐 5. As técnicas de diferenciação, nos ajudam a resolver de maneira prática diversas diferenciais de funções que, se usarmos a definição de derivadas fica muito trabalhoso. Portanto sabendo que a derivada de uma função y, dada pelo quociente de uma função "u" por outra função "v" é dada pela sentença 𝑦′ = 𝑢′∙𝑣−𝑢∙𝑣′ 𝑣2 . Então a expressão que representa a derivada da função racional y = 1−𝑥2 3𝑥−1 é: 𝑢 = 1 − 𝑥2 𝑢′ = −2𝑥 𝑣 = 3𝑥 − 1 𝑣′ = 3 𝑦′ = 𝑢′ ∙ 𝑣 − 𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑣2 𝑦′ = −2𝑥 ∙ 3𝑥 − 1 − 1 − 𝑥2 ∙ 3 3𝑥 − 1 2 𝑦′ = −6𝑥2 + 2𝑥 − 3 + 3𝑥2 9𝑥2 − 6𝑥 + 1 𝑦′ = −6𝑥2 + 3𝑥2 + 2𝑥 − 3 9𝑥2 − 6𝑥 + 1 𝑦′ = −3𝑥2 + 2𝑥 − 3 9𝑥2 − 6𝑥 + 1 𝑦′ = − 3𝑥2 − 2𝑥 + 3 9𝑥2 − 6𝑥 + 1 𝑔′ 𝑥 = 𝑢′ ∙ 𝑣 + 𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑢 = 1 − 𝑥 − 2𝑥2 𝑢′ = −1 − 4𝑥 𝑣 = 𝑥3 − 2𝑥+ 5 𝑣′ = 3𝑥2 − 2 𝑔′ 𝑥 = 𝑢′ ∙ 𝑣 + 𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑔′ 𝑥 = −1 − 4𝑥 ∙ 𝑥3 − 2𝑥 + 5 + 1 − 𝑥 − 2𝑥2 ∙ 3𝑥2 − 2 𝑔′ 𝑥 = −𝑥3 + 2𝑥 − 5 − 4𝑥4 + 8𝑥2 − 20𝑥 + 3𝑥2 − 2 − 3𝑥3 + 2𝑥 − 6𝑥4 + 4𝑥2 𝑔′ 𝑥 = −4𝑥4 − 6𝑥4 − 𝑥3 − 3𝑥3 + 8𝑥2 + 3𝑥2 + 4𝑥2 + 2𝑥 + 2𝑥 − 20𝑥 − 5 − 2 𝑔′ 𝑥 = −10𝑥4 − 4𝑥3 + 15𝑥2 − 16𝑥 − 7 𝑓 𝑥 = 2 + 𝑥 − 𝑥2 2 5 𝑢 = 2 + 𝑥 − 𝑥2 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 1 − 2𝑥 𝑓 𝑢 = 𝑢 2 5 𝑑𝑓 𝑑𝑢 = 2𝑢 2 5−1 5 𝑑𝑓 𝑑𝑢 = 2𝑢− 3 5 5 𝑑𝑓 𝑑𝑢 = 2 5𝑢 3 5 𝑑𝑓 𝑑𝑢 = 2 5 2 + 𝑥 − 𝑥2 3 5 𝑑𝑓 𝑑𝑥 = 𝑑𝑓 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑥 𝑑𝑓 𝑑𝑥 = 2 5 2 + 𝑥 − 𝑥2 3 5 ∙ 1 − 2𝑥 𝑑𝑓 𝑑𝑥 = 2 − 4𝑥 5 2 + 𝑥 − 𝑥2 3 5 𝑑𝑓 𝑑𝑥 = 2 − 4𝑥 5 5 2 + 𝑥 − 𝑥2 3 𝑑𝑓 𝑑𝑥 = − 4𝑥 − 2 5 5 2 + 𝑥 − 𝑥2 3 𝑓′ 𝑥 = 𝑢′ ∙ 𝑣 + 𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑓′ 𝑥 = 𝑢′ ∙ 𝑣 + 𝑢 ∙ 𝑣′ 𝑢 = 𝑥 𝑢′ = 1 𝑣 = 𝑥 − 1 2 𝑣′ = 2 𝑥 − 1 𝑓′ 𝑥 = 1 ∙ 𝑥 − 1 2 + 𝑥 ∙ 2 𝑥 − 1 𝑓′ 𝑥 = 𝑥 − 1 2 + 2𝑥 𝑥 − 1 𝑓′ 𝑥 = 𝑥2 − 2𝑥 + 1 + 2𝑥2 − 2𝑥 𝑓′ 𝑥 = 𝑥2 + 2𝑥2 − 2𝑥 − 2𝑥 + 1 𝑓′ 𝑥 = 3𝑥2 − 4𝑥 + 1 𝑓′′ 𝑥 = 6𝑥 − 4 𝑓′′ 𝑥 = 0 6𝑥 − 4 = 0 6𝑥 = 4 𝑥 = 4 6 𝑥 = 2 3 𝑓′ 𝑥 = 3 ∙ 8𝑥2 3 − 6𝑥 − 2 𝑓′ 𝑥 = 8𝑥2 − 6𝑥 − 2 𝑓′′ 𝑥 = 16𝑥 − 6 Ponto de inflexão 𝑓′′ 𝑥 = 0 16𝑥 − 6 = 0 16𝑥 = 6 𝑥 = 6 16 𝑥 = 3 8 Pontos críticos 𝑓′ 𝑥 = 0 8𝑥2 − 6𝑥 − 2 = 0 4𝑥2 − 3𝑥 − 1 = 0 ∆= 25 𝑥 = − −3 ± 25 2 ∙ 4 𝑥 = 3 ± 5 8 ൽ 𝑥′ = 1 𝑥′′ = − 1 4 𝑓 1 = 8 ∙ 13 3 − 3 ∙ 12 − 2 ∙ 1 𝑓 1 = 8 3 − 3 − 2 𝑓 1 = 8 3 − 5 𝑓 1 = 8 − 15 3 𝑓 1 = − 7 3 𝑓 − 1 4 = 8 3 − 1 4 3 − 3 − 1 4 2 − 2 − 1 4 𝑓 − 1 4 = 8 3 ∙ − 1 64 − 3 16 + 1 2 𝑓 − 1 4 = − 1 24 − 3 16 + 1 2 𝑓 − 1 4 = −2 − 9 + 24 48 𝑓 − 1 4 = 13 48 Ponto de Inflexão = 3 8 Ponto de máximo = − 1 4 Ponto de mínimo = 1 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = −𝑠𝑒𝑛 4𝑥 − 1 ∙ 4 𝑢 = 4𝑥 − 1 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 4 𝑦 = cos 𝑢 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = −𝑠𝑒𝑛𝑢 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = −𝑠𝑒𝑛 4𝑥 − 1 𝑦′ = −4𝑠𝑒𝑛 4𝑥 − 1 𝑦′ = −4𝑠𝑒𝑛 4𝑥 − 1 𝑦′′ = −16𝑐𝑜𝑠 4𝑥 − 1 𝑢 = 4𝑥 − 1 𝑑𝑢 𝑑𝑥 = 4 𝑦 = −4sen 𝑢 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = −4 cos 𝑢 𝑑𝑦 𝑑𝑢 = −4 cos 4𝑥 − 1 𝑑𝑦2 𝑑𝑥2 = −4𝑐𝑜𝑠 4𝑥 − 1 ∙ 4 𝐴 = 𝑥𝑦 𝑥𝑦 = 72 𝑦 = 72 𝑥 𝐶 = 2𝑥 + 𝑦 𝐶 𝑥 = 2𝑥 + 72 𝑥 𝐶 𝑥 = 2𝑥 + 72𝑥−1 𝐶′ 𝑥 = 0 𝐶′ 𝑥 = 2 − 72𝑥−2 𝐶′ 𝑥 = 2 − 72 𝑥2 0 = 2 − 72 𝑥2 72 𝑥2 = 2 2𝑥2 = 72 𝑥2 = 72 2 𝑥2 = 36 𝑥 = 36 𝑥 = 6𝑚 𝑦 = 72 6 𝑦 = 12𝑚 𝐴 = 𝑥𝑦 𝑥𝑦 = 4900 𝑦 = 4900 𝑥 ⟹ 𝐶 = 2𝑥 + 2𝑦 𝐶 𝑥 = 2𝑥 + 2 ∙ 4900 𝑥 𝐶 𝑥 = 2𝑥 + 9800𝑥−1 𝐶′ 𝑥 = 0 𝐶′ 𝑥 = 2 − 9800𝑥−2 𝐶′ 𝑥 = 2 − 9800 𝑥2 0 = 2 − 9800 𝑥2 9800 𝑥2 = 2 2𝑥2 = 9800 𝑥2 = 9800 2 𝑥2 = 4900 𝑥 = 4900 𝑥 = 70𝑚 𝑦 = 4900 𝑥 𝑦 = 70m 𝐶 = 2𝑥 + 2𝑦 𝐶 = 2 ∙ 70 + 2 ∙ 70 𝐶 = 140 + 140 𝐶 = 280𝑚 Derivação de Função dada Implicitamente Consideremos uma equação nas variáveis x e y. Dizemos que uma função 𝑦 = 𝑓 𝑥 é dada implicitamente por tal equação se, para todo x no domínio de f, o ponto 𝑥, 𝑓 𝑥 for solução da equação. Exemplo 1: Seja a equação 𝑥2 + 𝑦2 = 1, a função 𝑦 = 1 − 𝑥2 é dada implicitamente pele equação, pois, para todo x em −1, 1 , 𝑥2 + 1 − 𝑥2 2 = 1 Observe que a função y = − 1 − 𝑥2 é, também, dada implicitamente por tal equação. Exemplo 2: Determine uma função que seja dada implicitamente pela equação 𝑦2 + 𝑥𝑦 − 1 = 0. ∆= 𝑥2 − 4 ∙ 1 ∙ −1 ∆= 𝑥2 + 4 𝑦 = −𝑏 ± ∆ 2𝑎 𝑦 = −𝑥 ± 𝑥2 + 4 2 Se uma função 𝑓 é dada implicitamente nas avariáveis x e y, isto é, 𝑓 𝑥, 𝑦 = 0, então podemos derivar 𝑑𝑦 𝑑𝑥 uma função dada implicitamente, aplicando a seguinte identidade 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = − 𝑓𝑥 𝑓𝑦 Onde 𝑓𝑥 é a deriva da função 𝑓 𝑥, 𝑦 em relação à variável x, e 𝑓𝑦 é a derivada de 𝑓 𝑥, 𝑦 em relação à variável y. Exemplo 3: Supondo que 𝑦 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛 𝑥 seja derivável em −1, 1 , calcule 𝑑𝑦 𝑑𝑥 . 𝑦 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛 𝑥 ⟺ 𝑠𝑒𝑛𝑦 = 𝑥 Assim teremos 𝑠𝑒𝑛𝑦 − 𝑥 = 0 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = − 𝑓𝑥 𝑓𝑦 𝑓𝑥 = −1 𝑓𝑦 = cos 𝑦 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = − −1 cos 𝑦 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 1 cos 𝑦 Sabemos que sen2y + cos2y = 1, com y ∈ − π 2 , π 2 , segue que 𝑐𝑜𝑠2𝑦 = 1 − 𝑠𝑒𝑛2𝑦 𝑐𝑜𝑠𝑦 = 1 − 𝑠𝑒𝑛2𝑦 Lembrando que 𝑠𝑒𝑛𝑦 = 𝑥 Logo 𝑐𝑜𝑠𝑦 = 1 − 𝑥2 Portanto 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 1 cos 𝑦 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 1 1 − 𝑥2 , −1 < 𝑥 < 1 Exemplo 4: Supondo que 𝑦 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 𝑥 seja derivável em R, calcule 𝑑𝑦 𝑑𝑥 . 𝑦 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 𝑥 ⟺ tg𝑦 = 𝑥 Assim teremos 𝑡𝑔 𝑦 − 𝑥 = 0 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = − 𝑓𝑥 𝑓𝑦 𝑓𝑥 = −1 𝑓𝑦 = tg𝑦 ′ 𝑓𝑦 = 𝑠𝑒𝑛 𝑦 cos 𝑦 ′ 𝑓𝑦 = 𝑢′𝑣 − 𝑢𝑣′ 𝑣2 𝑓𝑦 = cos 𝑦 ∙ cos 𝑦 − 𝑠𝑒𝑛 𝑦 ∙ −𝑠𝑒𝑛 𝑦 cos 𝑦 2 𝑓𝑦 = cos2𝑦 + 𝑠𝑒𝑛2 𝑦 cos2 𝑦 𝑓𝑦 = 1 cos2 𝑦 𝑓𝑦 = 𝑠𝑒𝑐 2𝑦 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = − −1 𝑠𝑒𝑐2𝑦 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 1 𝑠𝑒𝑐2𝑦 Sabemos que se𝑐2y = 1 + 𝑡𝑔2𝑦, e tg 𝑦 = 𝑥 se𝑐2y = 1 + 𝑥2 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 1 𝑠𝑒𝑐2𝑦 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 1 1 + 𝑥2 Velocidade e Aceleração. Taxa de Variação Suponhamos que uma partícula se desloca sobre o eixo x com função de posição 𝑥 = 𝑓(𝑡). Isto significa dizer que a função f fornece a cada instante t a posição ocupada pela partícula na reta. A velocidade média da partícula entre os instantes 𝑡 e ℎ = ∆𝑡 é definida pelo quociente: 𝑓 𝑡 + ℎ − 𝑓 𝑡 ℎ onde ∆𝑥 = 𝑓 𝑡 + ℎ − 𝑓 𝑡 é o deslocamento da partícula entre os instantes 𝑡 e t + ℎ. A velocidade da partícula no instante t é definida como sendo a derivada de f em t, isto é: 𝑣 𝑡 = 𝑑𝑥 𝑑𝑡 = 𝑓′ 𝑡 assim pela definição de derivada temos: 𝑣 𝑡 = lim ℎ→0 𝑓 𝑡 + ℎ − 𝑓 𝑡 ℎ Analogamente a aceleração da partícula no instante t é definida como a derivada em t da função 𝑣 𝑡 𝑎 𝑡 = 𝑣′ 𝑡 Ou 𝑎 𝑡 = 𝑓′′ 𝑡 Exemplo 1 Uma partícula move-se sobre o eixo x de modo que no instante t a posição x é dada por 𝑥 = 𝑡2, 𝑡 ≥ 0, onde x é dado em metros e t em segundos. a) Determine as posições ocupadas pela partícula nos instantes 𝑡 = 0, 𝑡 = 1 𝑒 𝑡 = 2 b) Qual a velocidade no instante t? c) Qual a aceleração no instante t? d) Esboce o gráfico da função de posição. Solução: a) t x 0 0 1 1 2 4 3 9 4 16 b) 𝑥 𝑡 = 𝑡2 𝑣 𝑡 = 𝑥′ 𝑡 𝑣 𝑡 = 2𝑡 𝑚/𝑠 c) 𝑎 𝑡 = 𝑥′′ 𝑡 𝑎 𝑡 = 𝑣′ 𝑡 𝑎 𝑡 = 2𝑚/𝑠2 d) Exemplo 2: Uma partícula move-se sobre o eixo x de modo que no instante t a posição x é dada, por 𝑥 = 𝑐𝑜𝑠3𝑡, 𝑐𝑜𝑚 𝑡 ≥ 0. Suponha x dado em metros e t em segundos. a) Determine as posições ocupadas pela partícula nos instantes 𝑡 = 0, 𝑡 = 𝜋 6 , 𝑡 = 𝜋 3 , 𝑡 = 𝜋 2 𝑒 𝑡 = 2𝜋 3 . b) Qual a velocidade no instante t? c) Qual a aceleração no instante t? d) Esboce o gráfico da função de posição. Solução: 𝒕 𝒙 0 1 𝜋 6 0 𝜋 3 −1 𝜋 2 0 2𝜋 3 1 A partícula executa um movimento de vaivém entre as posições −1 𝑒 1 b) Qual a velocidade no instante t? 𝑥 𝑡 = cos 3𝑡 𝑣 𝑡 = 𝑥′ 𝑡 Pela regra da cadeia temos: 𝑣 𝑡 = 𝑑𝑥 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑡 𝑢 = 3𝑡 𝑑𝑢 𝑑𝑡 = 3 𝑥 = cos 𝑢 𝑑𝑥 𝑑𝑢 = −𝑠𝑒𝑛 𝑢 𝑑𝑥 𝑑𝑢 = −𝑠𝑒𝑛 3𝑡 𝑣 𝑡 = 𝑑𝑥 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑡 𝑣 𝑡 = −𝑠𝑒𝑛 3𝑡 ∙ 3 𝑣 𝑡 = −3 𝑠𝑒𝑛 3𝑡 𝑚/𝑠 c) Qual a aceleração no instante t? 𝑥 𝑡 = cos 3𝑡 𝑎 𝑡 = 𝑥′′ 𝑡 𝑎 𝑡 = 𝑣′ 𝑡 𝑣 𝑡 = −3 𝑠𝑒𝑛 3𝑡 𝑚/𝑠 Pela regra da cadeia temos: 𝑎 𝑡 = 𝑑𝑣 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑡 𝑢 = 3𝑡 𝑑𝑢 𝑑𝑡 = 3 𝑣 = −3𝑠𝑒𝑛 𝑢 𝑑𝑣 𝑑𝑢 = −3𝑐𝑜𝑠 𝑢 𝑑𝑣 𝑑𝑢 = −3𝑐𝑜𝑠 3𝑡 𝑎 𝑡 = 𝑑𝑣 𝑑𝑢 ∙ 𝑑𝑢 𝑑𝑡 𝑎 𝑡 = −3𝑐𝑜𝑠 3𝑡 ∙ 3 𝑎 𝑡 = −9 𝑐𝑜𝑠 3𝑡 𝒕 𝒙 0 1 𝜋 6 0 𝜋 3 −1 𝜋 2 0 2𝜋 3 1 d) Esboce o gráfico da função de posição Exemplo 3: Um ponto move-se ao longo do gráfico 𝑦 = 𝑥2 + 1 de tal modo que sua abscissa x varia a uma taxa cosntante de 3cm/s. Qual é, quando 𝑥 = 4 𝑐𝑚, a velocidade da ordenada y? Aplicando a regra da cadeia temos: 𝑑𝑦 𝑑𝑡 = 𝑑𝑦 𝑑𝑥 ∙ 𝑑𝑥 𝑑𝑡 Já sabemos que o ponto varia em relação ao eixo x a uma taxa de 3cm/s, isto é, 𝑑𝑥 𝑑𝑡 = 3𝑐𝑚/𝑠 𝑑𝑦 𝑑𝑡 = 𝑑𝑦 𝑑𝑥 ∙ 3 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 2𝑥 𝑑𝑥 𝑑𝑡 = 3 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 2𝑥 𝑑𝑦 𝑑𝑡 = 𝑑𝑦 𝑑𝑥 ∙ 3 𝑑𝑦 𝑑𝑡 = 2𝑥 ∙ 3 𝑑𝑦 𝑑𝑡 = 6𝑥 Quando 𝑥 = 4 𝑐𝑚 a velocidade da ordenada 𝑑𝑦 𝑑𝑡 será dada por: 𝑑𝑦 𝑑𝑡 = 6 ∙ 4 𝑑𝑦 𝑑𝑡 = 24 𝑐𝑚/𝑠 RespostasReferências Bibliográficas FLEMMING, Diva Marília. Cálculo A, funções, limite, derivação e integração, 6ª edição. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006 GUIDORIZZI, Hamilton Luiz. Um Curso de Cálculo Vol. 1, 5ª edição. Rio de Janeiro: LTC Editora, 2006. LEITHOLD, Louis. O Cálculo com Geometria Analítica Vol. 1, 3ª edição. São Paulo: Harbra, 1994. STEWART, James. Cálculo Vol 1, 5ª edição. São Paulo: Editora Pioneira, 2005.
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