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Questão 3. Faça um mapa de contorno para a função f(x, y) = y / (x^2 + y^2), e use o mapa de contorno para traçar um esboço do gráfico da função. S...

Questão 3. Faça um mapa de contorno para a função f(x, y) = y / (x^2 + y^2), e use o mapa de contorno para traçar um esboço do gráfico da função. Solução: Reescrevemos a equação f(x, y) = k como f(x, y) = k ⇒ y / (x^2 + y^2) = k ⇒ kx^2 + ky^2 − y = 0. Se k = 0, então y = 0 de modo que a curva de nível para k = 0 se reduz a reta y = 0. Mas se k ≠ 0, então podemos escrever x^2 + y^2 - 1/k * y = 0 ⇒ x^2 + y^2 - 2/(k * y) + (1/(2k))^2 = (1/(2k))^2 ⇒ x^2 + (y - 1/(2k))^2 = |1/(2k)|^2, que descreve para cada k ≠ 0 uma circunferência de centro (0, 1/2k) e de raio |1/(2k)|. A Figura 2 apresenta um mapa de contorno para a função f(x, y).

Essa pergunta também está no material:

C2 Lista Semanal 6 - 2022_4 (Com Gabarito)
3 pág.

Cálculo II Universidade Federal do ParáUniversidade Federal do Pará

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A partir do mapa de contorno da função f(x, y) = y / (x^2 + y^2), podemos traçar um esboço do gráfico da função. O mapa de contorno mostra que para cada valor de k ≠ 0, temos uma circunferência de centro (0, 1/2k) e raio |1/(2k)|. Quando k = 0, temos a reta y = 0. Podemos observar que a função f(x, y) não está definida no ponto (0, 0), pois a expressão y / (x^2 + y^2) não está definida quando x = 0 e y = 0. Além disso, a função é simétrica em relação ao eixo y, pois f(x, y) = f(-x, y). Para valores de k > 0, as circunferências ficam cada vez menores à medida que k aumenta. Quando k tende ao infinito, as circunferências se aproximam do ponto (0, 0). Para valores de k < 0, as circunferências ficam cada vez maiores à medida que k diminui. Quando k tende a menos infinito, as circunferências se aproximam do ponto (0, 0). Portanto, o gráfico da função f(x, y) consiste em uma família de circunferências concêntricas com centro no eixo y e se aproximando do ponto (0, 0) à medida que se afastam do eixo y. A reta y = 0 também faz parte do gráfico da função.

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