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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→∞ (−2x3 + 4x + 5)/(3x3 + 4x + 5).
f(x) = (−2x3 + 4x + 5)/(3x3 + 4x + 5)x → ∞
L =
2.LimitesDifícil
Encontre o limite L = limx→0 (1 − cos 4x)/(2x²), com x em radianos.
f(x) = (1 − cos 4x)/(2x²)x → 0
L =
3.DerivadasMédia
Seja f(x) = x·sin(x), com x em radianos. Calcule f′(0,5).
f(x) = x·sin(x)x = 0,5 rad
f′(0.5) =
4.DerivadasDifícil
Seja f(x) = x3 + 10,5x2 + 36x + 6. Calcule a abcissa x do mínimo local.
f(x) = x3 + 10,5x2 + 36x + 6
x =
5.OtimizaçãoMédia
Um terreno retangular de 1200 m² é cercado nos quatro lados. O lado ao longo da rua, de comprimento x, custa €20 por metro; os outros três lados custam €8 por metro. Encontre o comprimento x do lado da rua que minimiza o custo.
A = 1200 m²€20/m€8/m
x = m
6.OtimizaçãoDifícil
Uma empresa vende q unidades por semana. O preço pelo qual consegue vendê-las é p = 100 − 0,5q euros por unidade, e o custo é C(q) = 500 + 30q euros. Encontre o preço p que maximiza o lucro.
p = 100 − 0,5qC = 500 + 30q
p = €
7.IntegraisMédia
Calcule I = ∫28 4/x dx.
f(x) = 4/x[2, 8]
I =
8.IntegraisDifícil
Calcule a área A da região limitada por y = 2x2 e y = 2x.
y = 2x2y = 2x
A =
3Soluções
1.Limites
Resposta: L = −0,6667
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).
Dividir pela maior potência
(−2 + 4/x2 + 5/x3)/(3 + 4/x2 + 5/x3)
Fazer x → ∞
L = −2/3 = −0,6667
Resposta
L = −0,6667
Para graus iguais o limite é a razão entre os coeficientes dominantes.
2.Limites
Resposta: L = 4
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
4·sin 4x/(4x) → 0/0
Segunda aplicação
16·cos 4x/4
Substituir x = 0
L = 16/4 = 4
Resposta
L = 4
3.Derivadas
Resposta: f′(0.5) = 0,9182
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.
Regras do produto e da cadeia
f′(x) = sin(x) + x·cos(x)
Substituir
f′(0,5) = 0,4794 + 0,5·0,8776 = 0,9182
Resposta
f′(0,5) = 0,9182
4.Derivadas
Resposta: x = −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.
Derivada
f′(x) = 3x2 + 21x + 36 = 3·(x2 + 7x + 12)
Resolver f′(x) = 0
x = −4 ou x = −3
Qual é qual
f″(x) = 6x + 21: negativa num máximo, positiva num mínimo.
f″(−4) = −3, f″(−3) = 3
x = −3
Resposta
x = −3
5.Otimização
Resposta: x = 26,19 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) = 28x + 19200/x
Igualar a derivada a zero
C″(x) = 38400/x³ > 0, então este é um mínimo.
x = √(19200/28) = 26,19 m
y = 1200/26,19 = 45,83 m
Custo mínimo
C = 28·26,19 + 19200/26,19 = €1466
Resposta
x = 26,19 m
6.Otimização
Resposta: p = 65 €
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.
Primitiva
F(x) = 4·ln x
Avaliar nos limites
I = 4·(ln 8 − ln 2) = 4·ln 4 = 5,545
Resposta
I = 5,545
8.Integrais
Resposta: A = 0,3333
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.