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DISCIPLINA: CÁLCULO I TEMA 01: LIMITES DE FUNÇÕES: INTRODUÇÃO & LIMITES DE FUNÇÕES: LIMITES LATERAIS Objetivo do Tema: Conhecer e estudar o cálculo infinitesimal; realizar o estudo de funções reais ampliando o estudo do valor numérico de funções para suas proximidades; apresentar a definição intuitiva de limites; realizar o estudo de funções reais ampliando o estudo do valor numérico de funções para suas proximidades; apresentar a definição formal de limites, assim como suas propriedades; explorar a definição de limite em suas diferentes formas. Limite Tendência Aproximação Proximidade Estudo de Funções Limites Laterais Limite pela Esquerda Limite pela Direita Exemplo: Analisando o limite da função 𝑓 𝑥 = 𝑥2 quando x tende a 2: x tende a 2 pela esquerda x tende a 2 pela direita x f(x) x f(x) 1 1 3 9 1,1 1,21 2,9 8,41 1,5 2,25 2,5 6,25 1,9 3,61 2,1 4,41 1,99 3,9601 2,01 4,0401 1,999 3,996001 2,001 4,004001 1,9999 3,99960001 2,0001 4,00040001 1,99999 3,9999600001 2,00001 4,0000400001 Observe que, em ambas as situações, conforme x tende a 2, a função se aproxima de 4. Desta forma: ൢ Lim 𝑥→2− 𝑓 𝑥 = 4 Lim 𝑥→2+ 𝑓 𝑥 = 4 ⟹ Lim 𝑥→2 𝑓 𝑥 = 4 Exemplo: Analisando o limite da função 𝑓 𝑥 = ቊ 𝑥 2 𝑠𝑒 𝑥 ≤ 0 1 + 𝑥2 𝑠𝑒 𝑥 > 0 quando x tende a 0: x tende a 0 pela esquerda x tende a 0 pela direita x f(x) x f(x) -1 1 1 2 -0,5 0,25 0,5 1,25 -0,1 0,01 0,1 1,01 -0,01 0,0001 0,01 1,0001 -0,001 0,000001 0,001 1,000001 -0,0001 0,00000001 0,0001 1,00000001 -0,00001 0,0000000001 0,00001 1,0000000001 -0,000001 0,0000000000 0,000001 1,000000000001 Observe que os limites laterais são diferentes. Desta forma: ൢ Lim 𝑥→0− 𝑓 𝑥 = 0 Lim 𝑥→0+ 𝑓 𝑥 = 1 ⟹ ∄Lim 𝑥→0 𝑓 𝑥 Propriedades Limites de Funções: Sejam 𝑎, 𝑘, 𝐿,𝑀 ∈ ℝ, 𝑛 ∈ ℤ+ e 𝑓(𝑥) e 𝑔(𝑥) funções tais que: lim 𝑥→𝑎 𝑓(𝑥) = 𝐿 𝑒 lim 𝑥→𝑎 𝑔(𝑥) = 𝑀 lim 𝑥→𝑎 𝑥 = 𝑎 lim 𝑥→𝑎 𝑘 . 𝑓(𝑥) = 𝑘 . 𝐿 lim 𝑥→𝑎 𝑓 𝑥 + 𝑘 = 𝐿 + 𝑘 lim 𝑥→𝑎 𝑘 = 𝑘 lim 𝑥→𝑎 𝑓 𝑥 ± 𝑔(𝑥) = lim 𝑥→𝑎 𝑓(𝑥) ± lim 𝑥→𝑎 𝑔(𝑥) = 𝐿 ±𝑀 lim 𝑥→𝑎 𝑓 𝑥 ∙ 𝑔(𝑥) = lim 𝑥→𝑎 𝑓(𝑥) ∙ lim 𝑥→𝑎 𝑔(𝑥) = 𝐿 ∙ 𝑀 lim 𝑥→𝑎 𝑓 𝑥 𝑔 𝑥 = lim 𝑥→𝑎 𝑓 𝑥 lim 𝑥→𝑎 𝑔 𝑥 = 𝐿 𝑀 , 𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑔 𝑥 ≠ 0 lim 𝑥→𝑎 𝑓 𝑥 𝑛 = lim 𝑥→𝑎 𝑓 𝑥 𝑛 = 𝐿𝑛 lim 𝑥→𝑎 𝑛 𝑓(𝑥) = 𝑛 lim 𝑥→𝑎 𝑓(𝑥) = 𝑛 𝐿 Determine os limites abaixo: lim 𝑥→−1 𝑓(𝑥) = lim 𝑥→2 𝑓(𝑥) = 1) Determine os limites abaixo: ∃ lim 𝑥→−1 𝑓(𝑥) = 3 ∄ lim 𝑥→2 𝑓(𝑥) lim 𝑥→2− 𝑓(𝑥) = 3 e lim 𝑥→2+ 𝑓(𝑥) = 1 2) Usando as propriedades de limites, determine cada limites abaixo: lim 𝑥→𝑎 𝑓(𝑥) = 5 lim 𝑥→𝑎 𝑔 𝑥 = −3 lim 𝑥→𝑎 ℎ 𝑥 = 2 lim 𝑥→𝑎 𝑔 𝑥 + 5. ℎ(𝑥) = lim 𝑥→𝑎 6 ℎ 𝑥 + 𝑓 𝑥 2 2 = lim 𝑥→𝑎 𝑓 𝑥 . ℎ 𝑥 − 2𝑔(𝑥) = 2) Usando as propriedades de limites, determine cada limites abaixo: lim 𝑥→𝑎 𝑓(𝑥) = 5 lim 𝑥→𝑎 𝑔 𝑥 = −3 lim 𝑥→𝑎 ℎ 𝑥 = 2 lim 𝑥→𝑎 𝑔 𝑥 + 5. ℎ 𝑥 = lim 𝑥→𝑎 𝑔 𝑥 + 5lim 𝑥→𝑎 ℎ 𝑥 = −3 + 5.2 = 7 lim 𝑥→𝑎 6 𝑔 𝑥 + 𝑓 𝑥 2 2 = 6lim 𝑥→𝑎 𝑔 𝑥 + lim 𝑥→𝑎 𝑓 𝑥 2 2 = = 6. −3 + 5 2 2 = 72 = 49 lim 𝑥→𝑎 𝑓 𝑥 . ℎ 𝑥 − 2𝑔(𝑥) = lim 𝑥→𝑎 𝑓 𝑥 . lim 𝑥→𝑎 ℎ 𝑥 − 2lim 𝑥→𝑎 𝑔(𝑥) = = 5 .2 − 2(−3) = 16 = 4 3) Verifique a existência do limite em cada situação: a) lim 𝑥→5 𝑥2 − 4𝑥 = b) lim 𝑥→64 log2 𝑥 − 𝑥 = c) 𝑓 𝑥 = ቊ 𝑒𝑥 𝑥2 + 1 , 𝑠𝑒 𝑥 ≤ 0 , 𝑠𝑒 𝑥 > 0 ; lim 𝑥→0 𝑓 𝑥 = d)𝑓 𝑥 = ቊ5 𝑥−2 + 𝑥 4𝑥 − 3 , 𝑠𝑒 𝑥 < 3 , 𝑠𝑒 𝑥 ≥ 3 ; lim 𝑥→3 𝑓 𝑥 = 3) Verifique a existência do limite em cada situação: a) lim 𝑥→5 𝑥2 − 4𝑥 = 52 − 4.5 = 5 b) lim 𝑥→64 log2 𝑥 − 𝑥 = log2 64 − 64 = 6 − 8 = −2 c) 𝑓 𝑥 = ቊ 𝑒𝑥 𝑥2 + 1 , 𝑠𝑒 𝑥 ≤ 0 , 𝑠𝑒 𝑥 > 0 ; lim 𝑥→0 𝑓 𝑥 = lim 𝑥→0− 𝑒𝑥 = 𝑒0 = 1 𝑒 lim 𝑥→0+ 𝑥2 + 1 = 02 + 1 = 1 ∃ lim 𝑥→0 𝑓 𝑥 = 1 d)𝑓 𝑥 = ቊ5 𝑥−2 + 𝑥 4𝑥 − 3 , 𝑠𝑒 𝑥 < 3 , 𝑠𝑒 𝑥 ≥ 3 ; lim 𝑥→3 𝑓 𝑥 = lim 𝑥→3− 5𝑥−2 + 𝑥 = 53−2 + 3 = 8 𝑒 lim 𝑥→3+ 4𝑥 − 3 = 4.3 − 3 =9 ∄ lim 𝑥→3 𝑓 𝑥 4) Determine o valor de 𝑘, sabendo que existe limite da função 𝑓 em todo 𝑥 pertencente aos reais: 𝑓 𝑥 = ቊ2𝑥 2 + 𝑘2 4𝑘 + 2𝑥 , 𝑠𝑒 𝑥 ≤ 2 , 𝑠𝑒 𝑥 > 2 4) Determine o valor de 𝑘, sabendo que existe limite da função 𝑓 em todo 𝑥 pertencente aos reais: 𝑓 𝑥 = ቊ2𝑥 2 + 𝑘2 4𝑘 + 2𝑥 , 𝑠𝑒 𝑥 ≤ 2 , 𝑠𝑒 𝑥 > 2 lim 𝑥→2− 2𝑥2 + 𝑘2 = 2.22 + 𝑘2 = 8 + 𝑘2 lim 𝑥→2+ 4𝑘 + 2𝑥 = 4𝑘 + 2.2 = 4𝑘 + 4 lim 𝑥→3− 𝑓(𝑥) = lim 𝑥→3+ 𝑓(𝑥) 8 + 𝑘2 = 4𝑘 + 4 𝑘2 − 4𝑘 + 4 = 0 𝑘′ = 𝑘′′ = 2 PRÓXIMA AULA: TEMA 02: LIMITES NO INFINITO E LIMITES INFINITOS
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