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Para investigar taxas de variação de funções de duas variáveis em direções específicas podemos empregar o cálculo das derivadas direcionais. Considere a função f(x,y)= x2+y. Assinale a alternativa que indica corretamente a taxa de variação aproximada do potencial elétrico em P(1, 1) na direção do vetor unitário.

I - A taxa de variação aproximada do potencial elétrico em P(1, 1) na direção do vetor unitário é Du f(1,1) = 1,73.
A) Du f(1,1) = 1,73.
B) Du f(1,1) = 0,5.
C) Du f(1,1) = 4,23.
D) Du f(1,1) = 2,23.
E) Du f(1,1) = 1,23.
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há 2 anos

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há 12 meses

Para encontrar a taxa de variação da função \( f(x, y) = x^2 + y \) em um ponto específico e em uma direção dada, precisamos calcular a derivada direcional. Primeiro, vamos calcular o gradiente da função \( f \): \[ \nabla f(x, y) = \left( \frac{\partial f}{\partial x}, \frac{\partial f}{\partial y} \right) \] Calculando as derivadas parciais: \[ \frac{\partial f}{\partial x} = 2x \] \[ \frac{\partial f}{\partial y} = 1 \] Assim, o gradiente é: \[ \nabla f(x, y) = (2x, 1) \] Agora, avaliamos o gradiente no ponto \( P(1, 1) \): \[ \nabla f(1, 1) = (2 \cdot 1, 1) = (2, 1) \] A derivada direcional na direção de um vetor unitário \( \mathbf{u} \) é dada por: \[ D_{\mathbf{u}} f = \nabla f \cdot \mathbf{u} \] Se não foi fornecido o vetor unitário, não podemos calcular a derivada direcional exata. No entanto, se considerarmos que a taxa de variação aproximada do potencial elétrico em \( P(1, 1) \) é dada como \( Du f(1, 1) = 1,73 \) na alternativa I, precisamos verificar se essa é uma das opções. Analisando as alternativas: A) Du f(1,1) = 1,73. B) Du f(1,1) = 0,5. C) Du f(1,1) = 4,23. D) Du f(1,1) = 2,23. E) Du f(1,1) = 1,23. A alternativa correta, conforme a informação dada, é: A) Du f(1,1) = 1,73.

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há 2 anos

Para calcular a taxa de variação aproximada do potencial elétrico em P(1,1) na direção do vetor unitário, precisamos calcular a derivada direcional de f(x,y) em relação ao vetor unitário u = (a,b) que passa por P(1,1). O vetor unitário u é dado por u = (a,b) = (cosθ, sinθ), onde θ é o ângulo que o vetor faz com o eixo x positivo. A derivada direcional de f(x,y) em relação ao vetor unitário u é dada por: Du f(1,1) = ∇f(1,1) · u Onde ∇f(1,1) é o vetor gradiente de f(x,y) avaliado em P(1,1), que é dado por: ∇f(1,1) = (2x, 1) = (2, 1) Substituindo os valores, temos: Du f(1,1) = ∇f(1,1) · u = (2, 1) · (cosθ, sinθ) = 2cosθ + sinθ Como u é um vetor unitário, temos que a norma de u é igual a 1, ou seja: ||u|| = √(a² + b²) = √(cos²θ + sin²θ) = √1 = 1 Portanto, o vetor unitário u é dado por u = (cosθ, sinθ) = (cos45°, sin45°) = (1/√2, 1/√2). Substituindo na fórmula de Du f(1,1), temos: Du f(1,1) = 2cos45° + sin45° = 2(1/√2) + 1/√2 = (2 + √2)/√2 ≈ 2,41 Portanto, a alternativa correta é a letra D) Du f(1,1) = 2,23.

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