Enunciado

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

C t = 1,35   t e - 2,802 t

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:

C t = 1,35   t e - 2,802 t

A pergunta que a gente tem que responder é: Qual a concentração máxima de álcool em m g / m L no sangue de uma pessoa, dentro de um período de 3 horas após ela consumir 15   m L 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

C t = 1,35   t e - 2,802 t

Perceba que essa função é formada por um produto entre duas outras função. Sendo uma a função 1,35 t e a outra a função e - 2,802 t . Sendo assim, sua derivada será calculada usando a regra do produto.

Vamos pensar em:

C t = u ⋅ v

Sendo

u = 1,35 t

E

v = e - 2,802 t

E sua derivada será:

C ' t = u ' v + u v '

Assim

C ' t = 1,35 t ' ⋅ e - 2,802 t + 1,35 t ⋅ e - 2,802 t '

E derivando, ficamos com:

C ' t = 1,35 ⋅ e - 2,802 t + 1,35 t ⋅ e - 2,802 t ⋅ - 2,802

Colocando 1,35 ⋅ e - 2,802 t em evidência, teremos:

C ' t = 1,35 e - 2,802 t 1 - 2,802 t  

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 C ( t ) para os extremos do intervalo e o valor crítico.

Sendo

C ' t = 0

Teremos:

1,35 e - 2,802 t ( 1 - 2,802 t ) = 0

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:

1,35 e 2,802 t ≠ 0

Então o único fator que pode ser igual a zero é:

1 - 2,802 t = 0

E isolando o t , teremos:

t =   - 1 - 2,802 = 0,36 h  

O seja, t = 0,36 é um ponto crítico.

Passo 4

Agora que já temos o ponto crítico, vamos fazer sua substituição diretamente na função.

Assim:

C t = 1,35   t e - 2,802 t

C ( 0,36 ) = 0,177  

Além disso, também precisamos analisar os extremos do intervalo dado, por isso vamos calcular o valor da função para t = 0 e para t = 3 .

C 0 = 0

C 3 = 0,0009

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 0,177   m g / m L .

Resposta

A concentração máxima de álcool no sangue é atingida 0,36 h depois do consumo de álcool e ela é igual a 0,177   m g / m L .

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