Enunciado
Cálculo - James Stewart - Vol 1- Ed: 8º - Capítulo 4.1 - Ex. 69
Após o consumo de uma bebida alcoólica, a concentração de álcool na corrente sanguínea (concentração de álcool no sangueou BAC) aumenta à medida que o álcool é absorvido, seguido de declínio gradual à medida que o álcool é metabolizado. A função
modela o BAC médio, medido em mg/mL, de um grupo de oito sujeitos do sexo masculino t horas após consumo rápido de 15 mL de etanol (correspondente a uma bebida alcoólica). O que é BAC médio máximo durante as primeiras 3 horas? Quando fazisso ocorre?
Passo 1
O enunciado nos dá uma fórmula que modela a concentração de álcool no organismo em relação ao tempo, após uma pessoa ingerir uma dose de bebida alcoólica:
A pergunta que a gente tem que responder é: Qual a concentração máxima de álcool em no sangue de uma pessoa, dentro de um período de 3 horas após ela consumir de bebida alcoólica.
Falando assim parece complicado, mas essa é uma questão onde precisamos achar o(os) pontos críticos da função, pra assim chegar no ponto de máximo!
Passo 2
Para achar o ponto crítico da função precisamos derivá-la e igualá-la a zero. Sendo a função
Perceba que essa função é formada por um produto entre duas outras função. Sendo uma a função e a outra a função . Sendo assim, sua derivada será calculada usando a regra do produto.
Vamos pensar em:
Sendo
E
E sua derivada será:
Assim
E derivando, ficamos com:
Colocando em evidência, teremos:
Pronto, agora que sabemos a derivada da nossa função, podemos descobrir qual o seu valor crítico!
Passo 3
Agora, vamos igualar nossa derivada a zero e encontrar os valores de para os extremos do intervalo e o valor crítico.
Sendo
Teremos:
E um produto só dá zero se um dos fatores for igual a zero.
O primeiro fator nunca será igual a zero, pois ele é formado por uma exponencial que pode ser escrita como:
Então o único fator que pode ser igual a zero é:
E isolando o , teremos:
O seja, é um ponto crítico.
Passo 4
Agora que já temos o ponto crítico, vamos fazer sua substituição diretamente na função.
Assim:
Além disso, também precisamos analisar os extremos do intervalo dado, por isso vamos calcular o valor da função para e para .
Agora sim! Analisando os valores acima vemos que a concentração máxima de álcool no sangue é atingida 0,36 h depois do consumo de álcool e ela é igual a .
Resposta
A concentração máxima de álcool no sangue é atingida 0,36 h depois do consumo de álcool e ela é igual a .