Cálculo I - 11/06/2019

Cálculo I - 11/06/2019 (Terça-feira)

Previsão de aula: 20h30min às 22h00min
Início da aula: 20h41min
Término da aula: 21h55min
Taxa de aproveitamento: 82,22%

Observação (pontos a melhorar na aula): professora checa onde parou a matéria com os alunos. Poderia haver um registro de aula para agilizar o início das aulas (sugestão). Muitos erros no quadro. Muita conversa em sala. Poderia haver mais uso de recursos multimídia para melhor compreensão da matéria.


Continuação da matéria

Extremos de função

Exemplo:
Determine os extremos locais e absolutos da função f cujo gráfico está esboçado abaixo.

Exemplo de função com máximos e mínimos, obtido com o Krita.

* Mínimos locais: f(b), f(d)
* Máximos locais: f(c), f(e)


Existe:

(I) Um máximo local de f se existe um intervalo ]a, b[ contendo c tal que f(x) ≤ f(c) ∀ x ∈ ]a, b[.

(II) Um mínimo local de f se existe um intervalo aberto ]a, b[ contendo c, tal que f(x) ≥ f(c) ∀ x ∈ ]a, b[.

Cada máximo ou mínimo local é denominado extremo local de f.


Definição:
Uma função f possui um máximo ou mínimo local em uma extremidade c do seu domínio se a desigualdade apropriada for válida para qualquer x em um intervalo que contenha c.


Definição:
Um número c do domínio de uma função é um número crítico de f se f '(c) = 0 ou f '(c) não existe.

Podemos dizer então que valores extremos de uma função ocorrem só nos seus números críticos ou nas extremidades de um intervalo fechado.



Diretrizes para determinar extremos

Seja f(x) uma função contínua definida em um intervalo fechado [a, b].

Para determinar os extremos de f em [a, b] siga os seguintes passos:
1) Determinar todos os números críticos de f em ]a, b[.
2) Calcule f(c) para cada número crítico obtido em 1.
3) Calcule os valores de f nas extremidades de [a, b].
4) Os valores máximo e mínimo de f em [a, b] são o maior e o menor valores da função calculados em 2 e 3.

Exemplo:
Encontre os valores máximo e mínimo de f(x) = -2x³ - 6x² + 5 no intervalo [-3, 1] e esboce o gráfico.

[Res.]

Gráfico de f(x) = -2x³ - 6x² + 5, obtido com o GeoGebra e com o Krita.

1) Números críticos:
f '(x) = -6x² - 12x = -6x . (x + 2)
f '(x) = 0

-6x . (x + 2) = 0
Números críticos
* x = 0
* x = 2

2) Calcular o valor de f:
f(0) = 5
f(-2) = -2 . (-2)³ - 6 . (-2)² + 5 = 16 - 24 + 5 = -3

3) Valores de f nas extremidades do intervalo:
f(-3) = -2 . (-3)³ - 6 . (-3)² + 5 = 5
f(1) = -2 . (1)³ - 6 . (1)² + 5 = -3

4) Comparando valores:
f(0) = f(-3) = 5 (máximo local)
f(-2) = f(1) = -3 (mínimo local)


Agradeço sua leitura. Lembre-se de deixar seu comentário, caso seja necessário realizar alguma correção ou melhoria na postagem. Com dedicação, Lucas Tiago Rodrigues de Freitas, M.Sc.

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Cálculo I - 07/06/2019

Cálculo I - 07/06/2019 (Sexta-feira)

Previsão de aula: 18h45min às 20h15min
Início da aula: 18h51min
Término da aula: 20h06min
Taxa de aproveitamento: 83,33%


Diferenças indeterminadas

Se lim_x→a f(x) = ∞ e lim_x→a g(x) = ∞, então o limite lim_x→a [f(x) - g(x)] é denominado de forma indeterminada do tipo: (∞ - ∞).

Podemos aplicar a regra de L'Hôpital para resolver tal limite convertendo a diferença em um quociente de maneira a termos uma forma indeterminada do tipo 0/0 ou ∞/∞.


Exemplo:

1) Calcule o limite lim_x→0 [1/(e^x - 1) - (1/x)].

[Res.]

Gráfico de f(x) = 1/(e^x - 1) - 1/x), obtido com o GeoGebra e o Krita.

lim_x→0 [1/(e^x - 1) - (1/x)] ∴ forma indeterminada ∞ - ∞.
Aplicando o Teorema de L'Hôpital:
= lim_x→0 {[x - (e^x - 1)]/[x . (e^x - 1)]}
= lim_x→0 {[x - e^x + 1]/[x . (e^x - 1)]} ∴ forma indeterminada 0/0.
= lim_x→0 {[1 - e^x + 0]/[1 . (e^x - 1) + x . (e^x . 1 - 0)]}
= lim_x→0 {[1 - e^x]/[e^x - 1 + x . e^x]} ∴ forma indeterminada 0/0.
= lim_x→0 {[0 - e^x . 1]/[e^x . 1 - 0 + 1 . e^x + x . e^x . 1]}
= lim_x→0 {[- e^x]/[e^x + e^x + x . e^x]}
= lim_x→0 {[- e^x]/[2 . e^x + x . e^x]}
= [- 1]/[2 . 1 + 0 . 1]
= [- 1]/[2 + 0]
= - 1/2



2) Calcule o limite lim_x→𝜋/2^- [sec(x) - tg(x)].

[Res.]

Gráfico de f(x) = sec(x) - tg(x), obtido com o GeoGebra e o Krita.

lim_x→𝜋/2^- [sec(x) - tg(x)]

Lembrando:
sec(x) = 1/cos(x)
tg(x) = sen(x)/cos(x)

Assim:
lim_x→𝜋/2^- [sec(x) - tg(x)]
= lim_x→𝜋/2^- [1/cos(x) - sen(x)/cos(x)] ∴ forma indeterminada ∞ - ∞.
= lim_x→𝜋/2^- {[1 - sen(x)]/cos(x)} ∴ forma indeterminada ∞ - ∞.
= lim_x→𝜋/2^- {[0 - cos(x)]/[-sen(x)]}
= [0 - 0]/[-1]
= 0 / (-1)
= 0



Extremos de função:

- Objetivo principal de localizar e identificar valores extremos de uma função contínua a partir de sua derivada.

- Os valores máximos e mínimos de uma função são pontos fundamentais para resolução dos problemas de otimização, nos quais encontramos a melhor maneira (maneira ótima) de fazer algo em determinada situação.


Definição:

Seja f uma função definida em um conjunto S de números reais e seja c ∈ S.

I) f(c) é um valor máximo de f em S se f(x) ≤ f(c)

II) f(c) é um valor mínimo de f em S se f(x) ≥ f(c)

- Máximo absoluto

- Mínimo absoluto


Exemplo:

Seja f(x) = 1/2 . x² - 2x. Determine os extremos de f no seguinte intervalo: [0, 5].

Gráfico de f(x) = 1/2 . x² - 2x, obtido com o GeoGebra e com o Krita.

x	...	2	...
f '(x)	-	0	+
f(x)	↘	-2	↗

Como o intervalo vai de 0 a 5, o menor valor ocorre quanto existe a transição da derivada de negativo para positivo, no ponto 2. Derivada negativa significa que a função está decrescente. Derivada positiva significa que a função está crescente. Logo, na transição, ela não cresce nem decresce.

Assim, o ponto de mínimo, que também é o mínimo absoluto da função, ocorre em x = 2, no ponto (2, -2).

f(x) = 1/2 . x² - 2x
f(2) = 1/2 . 2² - 2.2
f(2) = 1/2 . 4 - 4
f(2) = 4/2 - 4
f(2) = 2 - 4
f(2) = - 2


O ponto de máximo no intervalo ocorre quando x = 5, no ponto (5, 5/2).

f(x) = 1/2 . x² - 2x
f(5) = 1/2 . 5² - 2.5
f(5) = 1/2 . 25 - 10
f(5) = 25/2 - 10
f(5) = 5/2

 

Agradeço sua leitura. Lembre-se de deixar seu comentário, caso seja necessário realizar alguma correção ou melhoria na postagem. Com dedicação, Lucas Tiago Rodrigues de Freitas, M.Sc.

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