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1Fórmulas e métodos
Limites
Substituição direta
tente x = a primeiro; 0/0 significa simplificar
Fatorar e cancelar
xⁿ − aⁿ = (x − a)(xⁿ⁻¹ + a·xⁿ⁻² + … + aⁿ⁻¹)
Conjugado
(√x − √a)(√x + √a) = x − a
Limites no infinito
divida pela maior potência de x; graus iguais dão a razão entre os coeficientes dominantes
Limite fundamental
limx→∞ (1 + a/x)bx = eab
Regra de L'Hôpital
lim f/g = lim f′/g′ (0/0 or ∞/∞)
Derivadas
Regra da potência
(xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹
Regra do produto
(uv)′ = u′v + uv′
Regra do quociente
(u/v)′ = (u′v − uv′)/v²
Regra da cadeia
f(g(x))′ = f′(g(x))·g′(x)
Derivadas comuns
(eˣ)′ = eˣ, (ln x)′ = 1/x, (sin x)′ = cos x, (cos x)′ = −sin x
Método
Identifique a estrutura: soma, produto, quociente ou composição.
Aplique a regra da potência a cada potência de x.
Use a regra do produto, do quociente ou da cadeia quando necessário.
Simplifique e, se pedido, calcule o valor no ponto.
Otimização
Método
escreva Q(x) com uma variável, resolva Q′(x) = 0, verifique Q″ ou as extremidades
Máximo
Q′(x) = 0, Q″(x) < 0
Mínimo
Q′(x) = 0, Q″(x) > 0
Cilindro fechado
V = πr²h, A = 2πr² + 2πrh
Lucro
P = R − C, R = p·q, maximum where MR = MC
Integrais
Regra da potência
∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1) + C
Integral definida
∫ab f dx = F(b) − F(a)
Integrais comuns
∫eˣ dx = eˣ, ∫1/x dx = ln|x|, ∫sin x dx = −cos x
Área entre curvas
∫ab (f − g) dx
Método
Reescreva o integrando como uma soma de termos simples sempre que possível.
Aplique a regra da potência: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1), e as integrais padrão para ex, 1/x, sen e cos.
Use substituição quando vir uma função e sua derivada juntas.
Para uma integral definida, calcule F(b) − F(a).
2Exercícios
1.LimitesMédia
Encontre o limite L = limx→∞ (√(x2 + 7x) − x).
f(x) = √(x2 + 7x) − xx → ∞
L =
2.LimitesDifícil
Encontre o limite L = limx→0 (1 − cos 5x)/(x²), com x em radianos.
f(x) = (1 − cos 5x)/(x²)x → 0
L =
3.DerivadasMédia
Seja f(x) = ln(3x2 + 2). Calcule f′(2).
f(x) = ln(3x2 + 2)x = 2
f′(2) =
4.DerivadasDifícil
A reta tangente a f(x) = −x2 − 2x + 2 em x = 1 corta o eixo y em y = b. Calcule b.
f(x) = −x2 − 2x + 2x = 1
b =
5.OtimizaçãoMédia
Um terreno retangular de 300 m² é cercado nos quatro lados. O lado ao longo da rua, de comprimento x, custa €40 por metro; os outros três lados custam €8 por metro. Encontre o comprimento x do lado da rua que minimiza o custo.
A = 300 m²€40/m€8/m
x = m
6.OtimizaçãoDifícil
Uma empresa vende q unidades por semana. O preço pelo qual consegue vendê-las é p = 80 − 0,5q euros por unidade, e o custo é C(q) = 200 + 40q euros. Encontre o lucro semanal máximo P.
p = 80 − 0,5qC = 200 + 40q
P = €
7.IntegraisMédia
Calcule I = ∫02 2x·(x² + 1)2 dx.
f(x) = 2x·(x² + 1)2[0, 2]
I =
8.IntegraisDifícil
Calcule a área A da região entre a parábola y = 4 − x² e o eixo x.
y = 4 − x²
A =
3Soluções
1.Limites
Resposta: L = 3,5
Limites: tente primeiro a substituição direta. Se ela der 0/0, simplifique antes: fatore e cancele o fator comum, ou multiplique pelo conjugado. Quando x → ∞, divida o numerador e o denominador pela maior potência de x. Regra de L'Hôpital: se f/g dá 0/0 ou ∞/∞, então lim f/g = lim f′/g′, derivando o numerador e o denominador separadamente (e não com a regra do quociente).
Multiplicar pelo conjugado
f(x) = 7x/(√(x2 + 7x) + x)
Dividir por x
f(x) = 7/(√(1 + 7/x) + 1)
Fazer x → ∞
L = 7/(1 + 1) = 3,5
Resposta
L = 3,5
2.Limites
Resposta: L = 12,5
Limites: tente primeiro a substituição direta. Se ela der 0/0, simplifique antes: fatore e cancele o fator comum, ou multiplique pelo conjugado. Quando x → ∞, divida o numerador e o denominador pela maior potência de x. Regra de L'Hôpital: se f/g dá 0/0 ou ∞/∞, então lim f/g = lim f′/g′, derivando o numerador e o denominador separadamente (e não com a regra do quociente).
Primeira aplicação
5·sin 5x/(2x) → 0/0
Segunda aplicação
25·cos 5x/2
Substituir x = 0
L = 25/2 = 12,5
Resposta
L = 12,5
3.Derivadas
Resposta: f′(2) = 0,8571
Derivação: a derivada f′(x) é o declive do gráfico em x. Regra da potência: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Regra do produto: (uv)′ = u′v + uv′. Regra da cadeia: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Onde f′(x) = 0 o gráfico tem tangente horizontal: um máximo, um mínimo ou um ponto de sela.
Regra da cadeia para o logaritmo
f′(x) = 6x/(3x2 + 2)
Substituir
f′(2) = 12/14 = 0,8571
Resposta
f′(2) = 0,8571
4.Derivadas
Resposta: b = 3
Derivação: a derivada f′(x) é o declive do gráfico em x. Regra da potência: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Regra do produto: (uv)′ = u′v + uv′. Regra da cadeia: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Onde f′(x) = 0 o gráfico tem tangente horizontal: um máximo, um mínimo ou um ponto de sela.
Ponto e declive
f(1) = −1
f′(x) = −2x − 2 → f′(1) = −4
Reta tangente em x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = −1 − (−4)·1 = 3
Resposta
b = 3
5.Otimização
Resposta: x = 10 m
Otimização: escreva a grandeza a otimizar como função de uma única variável, usando a restrição para eliminar a outra. Iguale a derivada a zero e resolva. Verifique se o ponto crítico é um máximo ou um mínimo (segunda derivada ou mudança de sinal da primeira derivada) e se está dentro do intervalo permitido; uma extremidade como um lado de comprimento zero não é a resposta.
Custo como função de x
C(x) = 48x + 4800/x
Igualar a derivada a zero
C″(x) = 9600/x³ > 0, então este é um mínimo.
x = √(4800/48) = 10 m
y = 300/10 = 30 m
Custo mínimo
C = 48·10 + 4800/10 = €960
Resposta
x = 10 m
6.Otimização
Resposta: P = 600 €
Otimização: escreva a grandeza a otimizar como função de uma única variável, usando a restrição para eliminar a outra. Iguale a derivada a zero e resolva. Verifique se o ponto crítico é um máximo ou um mínimo (segunda derivada ou mudança de sinal da primeira derivada) e se está dentro do intervalo permitido; uma extremidade como um lado de comprimento zero não é a resposta.
Integrais definidos: ∫ₐᵇ f(x) dx é a área com sinal entre o gráfico e o eixo x de a a b. Encontre uma primitiva F (com F′ = f) e calcule F(b) − F(a). Regra da potência: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). A área entre duas curvas é ∫(superior − inferior) dx.
Substituição
u = x² + 1, du = 2x dx
I = ∫15 u2 du
Integrar e avaliar
I = [u3/3]15 = (125 − 1)/3 = 41,33
Resposta
I = 41,33
8.Integrais
Resposta: A = 10,67
Integrais definidos: ∫ₐᵇ f(x) dx é a área com sinal entre o gráfico e o eixo x de a a b. Encontre uma primitiva F (com F′ = f) e calcule F(b) − F(a). Regra da potência: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). A área entre duas curvas é ∫(superior − inferior) dx.