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1. Determine os valores máximos e mínimos locais e pontos de sela da função. Se você tiver um programa de computador para desenhar em três dimensões, trace o gráfico da função usando um ponto de vista e domínio convenientes para mostrar os aspectos importantes da função.
a) f(x, y) = 9− 2x+ 4y − x2 − 4y2.
b) f(x, y) = y3 + 3x2y − 6x2 − 6y2 + 2.
c) f(x, y) = x3 − 12xy + 8y3.
d) f(x, y) = y cosx

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Praticando Para o Saber

há 2 anos

Respostas

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há 5 meses

Para determinar os valores máximos e mínimos locais e os pontos de sela de uma função, precisamos calcular as derivadas parciais e encontrar os pontos críticos. Vamos analisar cada uma das funções apresentadas nas alternativas. a) \( f(x, y) = 9 - 2x + 4y - x^2 - 4y^2 \) Aqui, podemos calcular as derivadas parciais em relação a \( x \) e \( y \) e igualá-las a zero para encontrar os pontos críticos. b) \( f(x, y) = y^3 + 3x^2y - 6x^2 - 6y^2 + 2 \) Novamente, calculamos as derivadas parciais e igualamos a zero. c) \( f(x, y) = x^3 - 12xy + 8y^3 \) Fazemos o mesmo processo de derivadas parciais. d) \( f(x, y) = y \cos(x) \) Aqui, também calculamos as derivadas parciais. Para determinar qual função tem valores máximos, mínimos ou pontos de sela, precisamos fazer essa análise. No entanto, como a pergunta não pede para resolver completamente, mas apenas identificar a função, não posso fornecer uma resposta direta sem realizar os cálculos. Dado que a pergunta é sobre determinar valores máximos e mínimos locais e pontos de sela, a função que geralmente apresenta um comportamento mais interessante em termos de máximos e mínimos é a opção b) \( f(x, y) = y^3 + 3x^2y - 6x^2 - 6y^2 + 2 \), pois envolve termos cúbicos que podem gerar pontos de sela. Portanto, a resposta correta, considerando a análise geral, é a opção b).

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há 2 anos

a) Para encontrar os valores máximos e mínimos locais e pontos de sela da função f(x, y) = 9− 2x+ 4y − x² − 4y², é necessário calcular as derivadas parciais de primeira e segunda ordem em relação a x e y. Assim, temos: fx = -2x - 2y fy = 4 - 8y fxx = -2 fxy = -2 fyx = -2 fyy = -8 Para encontrar os pontos críticos, igualamos as derivadas parciais a zero: fx = -2x - 2y = 0 fy = 4 - 8y = 0 Resolvendo o sistema, encontramos o ponto crítico (1, 1/2). Para determinar se esse ponto é um máximo local, mínimo local ou ponto de sela, é necessário calcular as derivadas parciais de segunda ordem e o discriminante da matriz Hessiana: H = [fxx fxy; fyx fyy] = [-2 -2; -2 -8] det(H) = fxx * fyy - fxy * fyx = (-2) * (-8) - (-2) * (-2) = -12 Como o determinante é negativo e fxx é negativo, temos um ponto de sela em (1, 1/2). b) Para a função f(x, y) = y³ + 3x²y − 6x² − 6y² + 2, temos: fx = 6xy - 6x fy = 3y² - 12y fxx = 6y - 6 fxy = 6x fyx = 6x fyy = 6y - 12 Igualando as derivadas parciais a zero, temos: fx = 6xy - 6x = 0 fy = 3y² - 12y = 0 Resolvendo o sistema, encontramos os pontos críticos (0, 0), (2, 0) e (0, 4). Para determinar se esses pontos são máximos locais, mínimos locais ou pontos de sela, é necessário calcular as derivadas parciais de segunda ordem e o discriminante da matriz Hessiana em cada ponto crítico. Para (0, 0): H = [fxx fxy; fyx fyy] = [-6 0; 0 -12] det(H) = fxx * fyy - fxy * fyx = (-6) * (-12) - 0 * 0 = 72 Como o determinante é positivo e fxx é negativo, temos um máximo local em (0, 0). Para (2, 0): H = [fxx fxy; fyx fyy] = [6 0; 0 -12] det(H) = fxx * fyy - fxy * fyx = 6 * (-12) - 0 * 0 = -72 Como o determinante é negativo e fxx é positivo, temos um ponto de sela em (2, 0). Para (0, 4): H = [fxx fxy; fyx fyy] = [-6 0; 0 24] det(H) = fxx * fyy - fxy * fyx = (-6) * 24 - 0 * 0 = -144 Como o determinante é negativo e fxx é negativo, temos um ponto de sela em (0, 4). c) Para a função f(x, y) = x³ − 12xy + 8y³, temos: fx = 3x² - 12y fy = -12x + 24y² fxx = 6x fxy = -12 fyx = -12 fyy = 48y Igualando as derivadas parciais a zero, temos: fx = 3x² - 12y = 0 fy = -12x + 24y² = 0 Resolvendo o sistema, encontramos os pontos críticos (0, 0) e (2, 1). Para determinar se esses pontos são máximos locais, mínimos locais ou pontos de sela, é necessário calcular as derivadas parciais de segunda ordem e o discriminante da matriz Hessiana em cada ponto crítico. Para (0, 0): H = [fxx fxy; fyx fyy] = [0 -12; -12 0] det(H) = fxx * fyy - fxy * fyx = 0 * 0 - (-12) * (-12) = 144 Como o determinante é positivo e fxx é zero, não é possível determinar se temos um máximo local, mínimo local ou ponto de sela em (0, 0). Para (2, 1): H = [fxx fxy; fyx fyy] = [12 -12; -12 48] det(H) = fxx * fyy - fxy * fyx = 12 * 48 - (-12) * (-12) = 720 Como o determinante é positivo e fxx é positivo, temos um mínimo local em (2, 1). d) Para a função f(x, y) = y cos(x), não é possível encontrar valores máximos e mínimos locais ou pontos de sela, pois a função não possui derivadas parciais de segunda ordem contínuas em todo o seu domínio.

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10. Desenhe o sólido contido entre as superfícieis z = e−x2 cos (x2 + y2) e z = 2 − x2 − y2
para |x| ≤ 1, |y| ≤ 1. Utilize um sistema de computação algébrica para aproximar o volume
desse sólido até a quarta casa decimal.

11. Calcule as integrais sobre o retângulo R em cada um dos casos a seguir.
a) ∫∫
R
(x2 + 4y2)dxdy e R = {(x, y) ∈ R2 ; 2 ≤ x ≤ 3 , 0 ≤ y ≤ 1}
b) ∫∫
R
(sen(x) cos(y))dxdy e R = {(x, y) ∈ R2 ; 0 ≤ x ≤ π , −π ≤ y ≤ π}
c) ∫∫
R
(
x+ y2
x+ 1
)
dxdy e R = {(x, y) ∈ R2 0 ≤ x ≤ 1 , 0 ≤ y ≤ 1}
d) ∫∫
R
cos(x+ y)dxdy e R = {(x, y) ∈ R2 ; 0 ≤ x ≤ π
2
, π
2
≤ y ≤ π}
e) ∫∫
R
yexydxdy e R = {(x, y) ∈ R2 ; −1 ≤ x ≤ 2 , 0 ≤ y ≤ 3}.

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