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Derivação por tabela PROF. DR. LUCIANO VENELLI COSTA VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Conteúdo • Regra da cadeia (derivada da função composta) • Atividade 2.4 • Tabela das derivadas das funções principais • Atividade 2.5 • Derivação implícita e derivadas sucessivas • Regras de L'Hospital • Atividade 2.6 2 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Referência • Livro: FLEMMING, D. M.; Gonçalves, M. B. Cálculo A: funções, limite, derivação e integração. 6ª edição revisada e ampliada, São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. • Página 138 3 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Uma cadeia de funções 4 • ℎ 𝑥 = 𝑔 𝑓 𝑥 = 𝑔°𝑓 • Ex: ℎ 𝑥 = 𝑥2 + 𝑥 + 1 2 • 𝑓 𝑥 = 𝑥2 + 𝑥 + 1 e 𝑔 𝑥 = 𝑥2 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Regra da cadeia • Se ℎ 𝑥 = 𝑔 𝑓(𝑥) , então: • ℎ′ 𝑥 = 𝑑 𝑑𝑥 𝑔 𝑓(𝑥) = 𝑔′ 𝑓(𝑥) 𝑓′(𝑥) • Se escrevermos: • 𝑦 = ℎ 𝑥 = 𝑔 𝑢 , 𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑢 = 𝑓 𝑥 , 𝑒𝑛𝑡ã𝑜: • 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 𝑑𝑦 𝑑𝑢 . 𝑑𝑢 𝑑𝑥 5 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Ex: Em potência de funções • Se a função f é diferenciável e • ℎ 𝑥 = 𝑓(𝑥) 𝑛 (n sendo um número real), • então: • ℎ′ 𝑥 = 𝑑 𝑑𝑥 𝑓(𝑥) 𝑛 = 𝑛 𝑓(𝑥) 𝑛−1𝑓′(𝑥) 6 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Ex: ℎ 𝑥 = 𝑥2 + 𝑥 + 1 2 7 • 𝑓 𝑥 = 𝑥2 + 𝑥 + 1 • 𝑔 𝑥 = 𝑥2 • 𝑓′ 𝑥 = 2𝑥 + 1 • 𝑔′ 𝑓(𝑥) = 2 𝑥2 + 𝑥 + 1 = 2𝑥2 + 2𝑥 + 2 • ℎ′ 𝑥 = (2𝑥2 + 2𝑥 + 2) 2𝑥 + 1 • ℎ′ 𝑥 = 4𝑥3+ 6𝑥2+ 6𝑥 + 2 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exercício 1: • Encontre a derivada da função: 8 R: 18x + 6 ou 6(3x+ 1) 𝐹 𝑥 = (3𝑥 + 1)2 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exercício 2: • Diferencie a função: 9 R: 𝑥 𝑥2+1 𝐺 𝑥 = 𝑥2 + 1 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Solução 2 10 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exercício 3: • Determine a derivada usando a Regra do Quociente: •𝑓 𝑥 = 1 (4𝑥2−7)2 •R: − 16𝑥 (4𝑥2−7)3 11 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Solução 3: 12 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exercício 4: • Determine a declividade da reta tangente ao gráfico da função: •𝑓 𝑥 = 2𝑥+1 3𝑥+2 3 no ponto (0, 1/8) 13 R: 3/16 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Solução 4: 14 No ponto (0, 1/8) VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exercício 5: Aplicação O número de sócios de uma academia de ginástica aberta há algumas semanas é dado aproximadamente pela função: 𝑁 𝑡 = 100(64 + 4𝑡)2/3 (0 ≤ 𝑡 ≤ 52) Onde N(t) expressa o número de sócios no início da semana t. a. Determine N’(t). 15 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Solução 5: 16 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 b. Com a fórmula da taxa... Com que rapidez o número de sócios da academia estava aumentando inicialmente (t = 0)? 𝑁′ 0 = 800 3(64)1/3 ≅ 66,7 Ou aproximadamente 67 pessoas por semana. 17 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 c. Mais uma questão • A razão pela qual o número de sócios aumentava no início da 40ª semana é dada por: 18 𝑁′ 40 = 800 3(64+160)1/3 ≅ 43,9 Ou aproximadamente 44 pessoas por semana. VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 d. Mais uma... Qual era o número de sócios quando a academia foi aberta? E na 40ª semana? R: 𝑁 0 = 100(64)2/3 = 1600 sócios. 𝑁 40 = 100(64 + 160)2/3 ≅ 3688,3. Cerca de 3688 sócios. 19 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exercícios complementares • Exercícios sobre derivadas – 2ª parte 20 Livro: FLEMMING, D. M.; Gonçalves, M. B. Cálculo A: funções, limite, derivação e integração. 6ª edição revisada e ampliada, São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. Exercícios complementares Página 158 – 4.16. exs.: 1 a 11 e 43 a 48. VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exercícios 2.4 • Fazer os exercícios 1 a 10 da lista. 21 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Tabela das funções principais • A tabela leva em consideração que todas as regras valem para uma função “u” no lugar de x. Então, todas as derivadas ficam com a resposta: • f’(x) = f’(u) * u’(x) Tabela 22 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exercícios 2.5 • Fazer os exercícios 1 a 8 da lista. 23 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Derivadas sucessivas • Seja f uma função derivável. Se f’ também for derivável, então a sua derivada é chamada derivada segunda de f e é representada por f’’(x) (lê-se f duas linhas de x) ou lê-se (derivada segunda de f em relação a x) 24 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exemplo 1: 25 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Encontre a primeira e a segunda derivadas 26 R: VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Pode-se ter mais derivadas? 27 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exemplo: 28 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Derivação implícita • Seja uma função (1): • A função y = f(x) é definida implicitamente se, ao substituirmos f(x) no lugar de y na função 1, ela se torna uma identidade. Ex.: 29 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Derivada de uma função na forma implícita: 30 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 A função tem que ser derivável A função implícita só é derivável (não há descontinuidade) se a substituição de y=f(x) na função original resultar em uma identidade para todos os pontos. 31 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exemplo: 32 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exercício • Determinar a equação à reta tangente à curva VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Regras de L’Hospital • Fórmula de Cauchy: se f e g são duas funções contínuas em [a,b], deriváveis em (a,b), e se g’(x)≠0 para todo 𝑥 ∈ (𝑎, 𝑏), então existe um número 𝑧 ∈ 𝑎, 𝑏 tal que: 34 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Utilização: resolver indeterminações 0/0 35 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Utilização: resolver indeterminações ∞/ ∞ 36 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Ainda... 37 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exemplo: 38 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exercício 39 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exerc. 2: 40 VENELLI-COSTA, Luciano. Cálculo diferencial I, 2018 Exercícios 2.6 • Fazer os exercícios 1 a 10 da lista. 41