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FUNÇÕES IMPLÍCITAS E EXPLÍCITAS Até agora, estudamos funções que envolvem duas variáveis que se apresentam de forma explícita: y = f(x), isto é, uma das variáveis é fornecida de forma direta ( explícita ) em termos da outra. y = 4x - 5 Por exemplo: s = -25t² - 18t u = 9w – 35w² Nelas dizemos que y, s, e u são funções de x, t e w, EXPLICITAMENTE. Muitas funções, porém, apresentam-se na forma implícita, veja o exemplo abaixo: ● Ache a derivada da função xy = 1. FUNÇÕES IMPLÍCITAS E EXPLÍCITAS quarta-feira, 10 de fevereiro de 2021 17:12 AULA 01 Page 1 Este processo só é possível quando podemos explicitar facilmente a função dada, o que não ocorre, por exemplo, com y4 + 3xy + 2lny = 0. Para tanto, podemos utilizar um método chamado DERIVAÇÃO ( OU DIFERENCIAÇÃO ) IMPLÍCITA, que nos permite derivar uma função sem a necessidade de explicitá-la. AULA 01 Page 2 FUNÇÕES ALGÉBRICAS E FUNÇÕES TRANCENDENTES segunda-feira, 22 de fevereiro de 2021 08:39 AULA 01 Page 3 DERIVAÇÃO IMPLÍCITA Esta derivação é feita em relação a x. Resolvendo normalmente as derivadas que envolvam apenas x. Quando derivamos termos que envolvem y, aplicaremos a Regra da Cadeia, uma vez que y é uma função de x. Exemplos :Derivar y em função de x 1 ) 2x + y³=0 1 ) 2x + y³=0 DERIVAÇÃO IMPLÍCITA quarta-feira, 10 de fevereiro de 2021 17:16 AULA 01 Page 4 2 ) x + 3y = 3 3 ) xy²=0 4 ) 4x² + 9y² = 36 5 ) x4 + y4 + x² + y² + x + y = 1 6 ) x²y5 = y + 3 7 ) x² + y² = 1 8 ) x² + 5y³ - x = 5 9 ) x³ - y³ - 4xy = 0 AULA 01 Page 5 8 ) x² + 5y³ - x = 5 9 ) x³ - y³ - 4xy = 0 10 ) x²y + 3xy³ - 3 = x 11 ) x² + 4y² = 4 12 ) y³ + y² - 5y – x² = -4 13 ) x - = 2 14 ) x³y³ - y = x 15 ) AULA 01 Page 6 AULA 01 Page 7 Função Exponencial A Função Exponencial é uma função definida por onde a lR , a > 0 e a 1. O gráfico de f(x) = ax depende do valor da base a. a > 1 função crescente Função Exponencial quarta-feira, 10 de fevereiro de 2021 17:18 AULA 01 Page 8 0 < a < 1 função decrescente A fórmula f(t) = fo at gera uma família de funções exponenciais com parâmetro fo e base a. A base tem a mesma importância para uma função exponencial do que a declividade tem para uma função linear. O crescimento ou decaimento exponencial é descrito com frequência em forma de porcentagem. Por exemplo, se uma população está aumentando 20%, o fator de crescimento é a = 1 + = 1 + 0,20 = 1,2. De modo análogo, se uma população está diminuindo 20%; o fator de decaimento é a = 1 - = 0,8. Ex 01- Suponha que exista inicialmente 1 bactéria em certa cultura. Sabendo que a cada hora o número de bactérias duplica, escreva a lei da função que relaciona o número de bactérias com o tempo em horas. AULA 01 Page 9 Ex 02 - A pressão que a camada de ar exerce sobre um corpo, ao nível do mar, é de 1 atm(atmosfera). Para cada metro de altitude acima do nível do mar, essa pressão cai em 10 %. Construa uma tabela que forneça a pressão, em atmosferas, em função da altitude, em metros. Escreva a lei que relaciona a pressão com a altitude. Observação: No Ex 01, o número de bactérias está aumentando exponencialmente 100% a cada hora, logo o fator de crescimento é a = 2. No Ex 02, a pressão está diminuindo exponencialmente 10% a cada metro de altitude, logo o fator de decrescimento é a = 1 – 0,10 = 0,9. Ex 03 - Suponha que Q= f(t) é uma função exponencial de t. Se f(4) = 8.100 e f(7) = 218.700: a) Encontre a base. b) Encontre a taxa de crescimento percentual. AULA 01 Page 10 b) Encontre a taxa de crescimento percentual. c) Calcule f(0). d) Calcule f(10). Ex 04 - Uma droga é injetada na corrente sanguínea de um paciente ao longo de um intervalo de cinco minutos. Durante esse tempo, a quantidade de droga no sangue cresce linearmente. Após os cinco minutos a injeção é interrompida, e, então, a quantidade de droga decai exponencialmente. Esboce um gráfico da quantidade versus tempo. Ex 05 - Investigar o valor de para valores de x cada vez maiores. AULA 01 Page 11 Função Exponencial Natural Se a = e (Número de Euler), a função exponencial é chamada função exponencial natural e é notada por f(x) = ex . Crescimento e Decrescimento Exponencial Uma função f cresce exponencialmente se f (x) = foekx e decresce exponencialmente se f(x) = foe-kx onde fo é o valor f(0). Ex 06 - Estima-se que, daqui a t anos, a população de um certo país será de P(t) = 50e0,02t milhões de habitantes. a) qual é a população atual do país? b) qual será a população, daqui a 30 anos? Ex 07 - Uma certa máquina desvaloriza de tal forma que, após t anos, seu valor é dado pela função Q(t) = Qoe-0,04t . Após 20 anos, a máquina vale R$ 8.986,58. Qual era seu valor original? AULA 01 Page 12 Ex 08 - Suponha que existam inicialmente 2000 bactérias em certa cultura e que existirão 6000 bactérias 20 minutos depois. Sabendo que o número de bactérias cresce exponencialmente, determine o número de bactérias que existirão, após uma hora. AULA 01 Page 13 LOGARÍTMO segunda-feira, 22 de fevereiro de 2021 10:19 AULA 01 Page 14 FUNÇÃO LOGARÍTMICA A Função logarítmica é a função , definida por f(x) = loga x , onde a lR, a > 0 e a 1. A função logarítmica de base a é a inversa da função exponencial de base a. 1.14.1. Propriedades dos Logaritmos 1. 2. 3. 4. 5. 6. EX 09 - Resolva as equações: a)2x = 16 quarta-feira, 10 de fevereiro de 2021 17:21 AULA 01 Page 15 b)3x = 5 c)2t = 7 Função Logaritmo Natural Se a = e (Número de Euler), a função Logaritmo é chamada função logarítmica natural e é notada por: f(x) = ln x ou f(x) = L(x) Como a função logarítmica natural é a inversa da função exponencial, temos: y = ln x ey = x Mudança de Base As calculadoras científicas, geralmente, fornecem teclas para calcular logaritmos decimais e logaritmos naturais. Para calcular o utiliza-se umas seguintes fórmulas = ou = AULA 01 Page 16 FUNÇÕES TRANSCENDENTES INVERSAS segunda-feira, 22 de fevereiro de 2021 10:26 AULA 01 Page 17 1. Os biólogos observaram que, em condições ideais, o número de bactérias em uma cultura cresce exponencialmente com o tempo de acordo com a lei sendo uma constante que depende da natureza das bactérias; o número irracional vale aproximadamente e é a quantidade inicial de bactérias. Se uma cultura tem inicialmente bactérias e, minutos depois, aumentou para quantas bactérias estarão presentes depois de hora? a) b) c) d) e) 2. A mitose é uma divisão celular, na qual uma célula duplica o seu conteúdo, dividindo-se em duas, ditas células-filhas. Cada uma destas células-filhas se divide, dando origem a outras duas, totalizando quatro células-filhas e, assim, o processo continua se repetindo sucessivamente. Assinale a alternativa que corresponde, corretamente, à função que representa o processoda mitose. a) dada por b) dada por c) dada por d) dada por e) dada por 3. Uma aplicação financeira tem seu rendimento, que depende do tempo, dado pela função definida por e Dessa forma, é igual a a) b) c) d) e) 4. Em um dia num campus universitário, quando há alunos presentes, 20% ATIVIDADES quarta-feira, 10 de fevereiro de 2021 17:29 AULA 01 Page 18 4. Em um dia num campus universitário, quando há alunos presentes, 20% desses alunos souberam de uma notícia sobre um escândalo político local. Após horas alunos já sabiam do escândalo, onde e são constantes positivas. Se 50% dos alunos sabiam do escândalo após 1 hora, quanto tempo levou para que 80% dos alunos soubessem desse escândalo? a) 2 horas b) 3 horas c) 4 horas d) 5 horas e) 6 horas 5. A partir do momento em que é ativado, um vírus de computador atua da seguinte forma: - ao longo do primeiro minuto, ele destrói 40% da memória do computador infectado; - ao longo do segundo minuto, ele destrói 40% do que havia restado da memória após o primeiro minuto; - e assim sucessivamente: a cada minuto, ele destrói 40% do que havia restado da memória no minuto anterior. Dessa forma, um dia após sua ativação, esse vírus terá destruído aproximadamente a) 50% da memória do computador infectado. b) 60% da memória do computador infectado. c) 80% da memória do computador infectado. d) 90% da memória do computador infectado. e) 100% da memória do computador infectado. 6. Considere o gráfico da função , com x real, e da reta r, apresentados na figura abaixo. AULA 01 Page 19 a) Utilizando a aproximação determine a equação da reta r. b) Como a reta r está próxima da curva, para valores de x entre 0 e log(2), utilize a equação de r para obter uma estimativa dos valores de 100,06 e de log(1,7). AULA 01 Page 20 7. Biólogos e Matemáticos acompanharam em laboratório o crescimento de uma cultura de bactérias e concluíram que esta população crescia com o tempo ao dia, conforme a lei onde P0, é a população inicial da cultura (t = 0) e é uma constante real positiva. Se, após dois dias, o número inicial de bactérias duplica, então, após seis dias, esse número é: a) 10P0 b) 6P0 c) 3P0 d) 8P0 e) 4P0 8. Os dados estatísticos sobre violência no trânsito nos mostram que é a segunda maior causa de mortes no Brasil, sendo que 98% dos acidentes de trânsito são causados por erro ou negligência humana e a principal falha cometida pelos brasileiros nas ruas e estradas é usar o celular ao volante. Considere que em 2012 foram registrados 60.000 mortes decorrentes de acidentes de trânsito e destes, 40% das vítimas estavam em motos. Texto Adaptado: Revista Veja, 19/08/2013. A função fornece o número de vítimas que estavam de moto a partir de 2012, sendo o número de anos e o número de vítimas que estavam em moto em 2012. Nessas condições, o número previsto de vítimas em moto para 2015 será de: a) 41.472. b) 51.840. c) 62.208. d) 82.944. e) 103.680. AULA 01 Page 21 9. As matas ciliares desempenham importante papel na manutenção das nascentes e estabilidade dos solos nas áreas marginais. Com o desenvolvimento do agronegócio e o crescimento das cidades, as matas ciliares vêm sendo destruídas. Um dos métodos usados para a sua recuperação é o plantio de mudas. O gráfico mostra o número de mudas a serem plantadas no tempo (em anos), numa determinada região. De acordo com os dados, o número de mudas a serem plantadas, quando é igual a a) 2.137. b) 2.150. c) 2.250. d) 2.437. e) 2.500. 10. No acidente ocorrido na usina nuclear de Fukushima, no Japão, houve a liberação do iodo Radioativo 131 nas águas do Oceano Pacífico. Sabendo que a meia-vida do isótopo do iodo Radioativo 131 é de 8 dias, o gráfico que representa a curva de decaimento para uma amostra de 16 gramas do isótopo é: a) AULA 01 Page 22 b) c) d) e) 11. Uma pizza a 185°C foi retirada de um forno quente. Entretanto, somente quando a temperatura atingir 65°C será possível segurar um de seus pedaços com as mãos nuas, sem se queimar. Suponha que a temperatura T da pizza, em graus Celsius, possa ser descrita em função do tempo t, em minutos, pela expressão Qual o tempo necessário para que se possa segurar um AULA 01 Page 23 Qual o tempo necessário para que se possa segurar um pedaço dessa pizza com as mãos nuas, sem se queimar? a) 0,25 minutos. b) 0,68 minutos. c) 2,5 minutos. d) 6,63 minutos. e) 10,0 minutos. 12. A desintegração de uma substância radioativa é um fenômeno químico modelado pela fórmula onde q representa a quantidade de substância radioativa (em gramas) existente no instante t (em horas). Quando o tempo t é igual a 3,3 horas, a quantidade existente q vale 5. Então, o valor da constante k é a) b) c) d) e) 13. A pedido do seu orientador, um bolsista de um laboratório de biologia construiu o gráfico a seguir a partir dos dados obtidos no monitoramento do crescimento de uma cultura de micro-organismos. AULA 01 Page 24 Analisando o gráfico, o bolsista informou ao orientador que a cultura crescia segundo o modelo matemático, com t em horas e N em milhares de micro-organismos. Para constatar que o modelo matemático apresentado pelo bolsista estava correto, o orientador coletou novos dados com t = 4 horas e t = 8 horas. Para que o modelo construído pelo bolsista esteja correto, nesse período, o orientador deve ter obtido um aumento na quantidade de micro-organismos de a) 80.000. b) 160.000. c) 40.000. d) 120.000. 14. Um trabalhador possui um cartão de crédito que, em determinado mês, apresenta o saldo devedor a pagar no vencimento do cartão, mas não contém parcelamentos a acrescentar em futuras faturas. Nesse mesmo mês, o trabalhador é demitido. Durante o período de desemprego, o trabalhador deixa de utilizar o cartão de crédito e também não tem como pagar as faturas, nem a atual nem as próximas, mesmo sabendo que, a cada mês, incidirão taxas de juros e encargos por conta do não pagamento da dívida. Ao conseguir um novo emprego, já completados 6 meses de não pagamento das faturas, o trabalhador procura renegociar sua dívida. O gráfico mostra a evolução do saldo devedor. AULA 01 Page 25 Com base no gráfico, podemos constatar que o saldo devedor inicial, a parcela mensal de juros e a taxa de juros são a) R$ 500,00; constante e inferior a 10% ao mês. b) R$ 560,00; variável e inferior a 10% ao mês. c) R$ 500,00; variável e superior a 10% ao mês. d) R$ 560,00; constante e superior a 10% ao mês. e) R$ 500,00; variável e inferior a 10% ao mês. 15. Pretende-se diluir 800 ml de ácido contidos em um recipiente. Para tanto, inicialmente, substituem-se a ml do ácido por a ml de água. l Essa nova solução é homogeneizada e, com ela, repete-se o mesmo procedimento, usando-se o mesmo volume a. Esse procedimento é repetido certo número de vezes, até se conseguir a diluição desejada. a) Considerando que o procedimento é repetido cinco vezes e que, na solução final obtida, restam 25 ml de ácido, determine a quantidade da solução a que foi substituída por água em cada uma das cinco etapas. b) Considerando essa solução com 25 ml de ácido, determine quanto se deve substituir dela por água pura, para se obter uma nova solução com 20 ml de ácido. AULA 01 Page 26
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