Enunciado

Em cada parte, encontre o mínimo absoluto m e o máximo absoluto M de f no intervalo dado (se existirem) e indique onde ocorrem os extremos absolutos.

  1. f x = 2 x 5 - 5 x 4 + 7 ;         - 1,3
  2. f x = 3 - x 2 - x ;         0,2
  3. f x = 2 x x 2 + 3 ;         0,2
  4. f x = x 2 x - 2 1 3 ;         0,3

Passo 1

  1. Para encontrar o mínimo ou máximo absoluto devemos primeiro derivar f x e igualar a zero e ver onde a função não é definida para achar os pontos críticos, encontrar os f x desses pontos e nas extremidades do intervalo e analisar os valores:
  2. Para achar a derivada de f vamos usar duas regras de derivação, o da função constante e do polinômio:

    c ' = 0

    x n ' = n x n - 1

    Vamos calcular f ' x :

    f ' x = 2 x 5 - 5 x 4 + 7 ' = 2 ⋅ 5 ⋅ x 5 - 1 - 5 ⋅ 4 ⋅ x 4 - 1 + 0 = 10 x 4 - 20 x 3

    Igualando a zero:

    10 x 4 - 20 x 3 = 0 → x 3 10 x - 20 = 0 →

    x 3 = 0 → x = 0

    10 x - 20 = 0 → x = 2

    Agora avaliando os f x :

    f - 1 = 2 ⋅ - 1 5 - 5 ⋅ - 1 4 + 7 = 4

    f 0 = 2 ⋅ 0 5 - 5 ⋅ 0 4 + 7 = 7

    f 2 = 2 ⋅ 2 5 - 5 ⋅ 2 4 + 7 = 64 - 80 + 7 = - 9

    f 3 = 2 ⋅ 3 5 - 5 ⋅ 3 4 + 7 = 8 8

    Temos então um mínimo absoluto em 2 de valor m = - 9 e nenhum máximo absoluto, pois o valor da extremidade do intervalo 3 possui um valor maior que o do ponto 0 , mas ele não está incluído no intervalo.

    Passo 2

  3. Para encontrar o mínimo ou máximo absoluto devemos primeiro derivar f x e igualar a zero e ver onde a função não é definida para achar os pontos críticos, encontrar os f x desses pontos e nas extremidades do intervalo e analisar os valores:
  4. Para achar a derivada de f vamos usar duas regras de derivação, o da função constante, do polinômio e da divisão:

    c ' = 0

    x n ' = n x n - 1

    f x g x ' = f ' x g x - f x g ' x g x 2

    Vamos calcular f ' x :

    f ' x = 3 - x 2 - x ' = 0 - 1 2 - x - 3 - x 0 - 1 2 - x 2 = - 1 2 - x - 3 - x - 1 2 - x 2 =

    = - 2 + x + 3 - x 2 - x 2 = 1 2 - x 2

    Igualando a zero:

    1 2 - x 2 = 0 → 1 ≠ 0

    Onde não é definida:

    2 - x = 0 → x = 2

    Agora avaliando os f x :

    f 0 = 3 - 0 2 - 0 = 3 2

    Vamos analisar o limite no ponto 2 , já que não é definido nesse ponto:

    lim x → 2 ⁻ ⁡ f x = 3 - x 2 - x = + ∞

    Temos então um mínimo absoluto em 0 de valor m = 3 2 e nenhum máximo absoluto, já que depois do ponto 2 a função vai crescendo infinitamente.

    Passo 3

  5. Para encontrar o mínimo ou máximo absoluto devemos primeiro derivar f x e igualar a zero e ver onde a função não é definida para achar os pontos críticos, encontrar os f x desses pontos e nas extremidades do intervalo e analisar os valores:
  6. Para achar a derivada de f vamos usar duas regras de derivação, o da função constante, do polinômio e da divisão:

    c ' = 0

    x n ' = n x n - 1

    f x g x ' = f ' x g x - f x g ' x g x 2

    Vamos calcular f ' x :

    f ' x = 2 x x 2 + 3 ' = 2 x 2 + 3 - 2 x 2 x + 0 x 2 + 3 2 = 2 x 2 + 6 - 4 x 2 x 2 + 3 2 = - 2 x 2 + 6 x 2 + 3 2

    Igualando a zero:

    - 2 x 2 + 6 x 2 + 3 2 = 0 → - 2 x 2 + 6 = 0 → x 2 = 3 → x = ± 3

    Só vamos utilizar o valor positivo, já que devemos avaliar no intervalo 0,2 .

    Onde não é definida:

    x 2 + 3 2 = 0 → x 2 + 3 = 0 → x 2 ≠ - 3

    Agora avaliando os f x :

    f 0 = 2 ⋅ 0 0 2 + 3 = 0

    f 3 = 2 ⋅ 3 3 2 + 3 = 2 3 6 = 0 , 577

    f 2 = 2 ⋅ 2 2 2 + 3 = 4 7 = 0,57 1

    Não temos então um mínimo absoluto devido a em 0 o intervalo ser aberto e temos um máximo absoluto em 3 de valor M = 0,57 7 .

    Passo 4

  7. Para encontrar o mínimo ou máximo absoluto devemos primeiro derivar f x e igualar a zero e ver onde a função não é definida para achar os pontos críticos, encontrar os f x desses pontos e nas extremidades do intervalo e analisar os valores:

Para achar a derivada de f vamos usar duas regras de derivação, o da função constante, do polinômio e do produto:

c ' = 0

x n ' = n x n - 1

f x g x ' = f ' x g x + g ' x f x

Vamos calcular f ' x :

f ' x = x 2 x - 2 1 3 ' = 2 x x - 2 1 3 + x 2 ⋅ 1 3 ⋅ x - 2 1 3 - 1 1 - 0 =

= 2 x x - 2 1 3 + x 2 3 x - 2 - 2 3 = 2 x x - 2 1 3 + x 2 3 x - 2 2 3 =

= 6 x x - 2 1 3 + 2 3 + x 2 3 x - 2 2 3 = 6 x x - 2 + x 2 3 x - 2 2 3 = 6 x 2 - 12 x + x 2 3 x - 2 2 3 = 7 x 2 - 12 x 3 x - 2 2 3

Igualando a zero:

7 x 2 - 12 x 3 x - 2 2 3 = 0 → 7 x 2 - 12 x = 0 → x 7 x - 12 = 0 →

x = 0

x = 12 7

Só vamos utilizar o valor positivo, já que devemos avaliar no intervalo 0,3 .

Onde não é definida:

x - 2 = 0 → x = 2

Agora avaliando os f x :

f 0 = 0 2 0 - 2 1 3 = 0

f 12 7 = 12 7 2 12 7 - 2 1 3 = - 1,936

f 2 = 2 2 2 - 2 1 3 = 0

f 3 = 3 2 3 - 2 1 3 = 9

Temos então um mínimo absoluto em 12 7 de valor m = - 1,936 e temos um máximo absoluto em 3 de valor m = 9 .

Resposta

  1. Temos então um mínimo absoluto em 2 de valor m = - 9 e nenhum máximo absoluto, pois o valor da extremidade do intervalo 3 possui um valor maior que o do ponto 0 , mas ele não está incluído no intervalo.
  2. Temos então um mínimo absoluto em 0 de valor m = 3 2 e nenhum máximo absoluto, já que depois do ponto 2 a função vai crescendo infinitamente.
  3. Não temos então um mínimo absoluto devido a em 0 o intervalo ser aberto e temos um máximo absoluto em 3 de valor M = 0,577 .
  4. Temos então um mínimo absoluto em 12 7 de valor m = - 1,936 e temos um máximo absoluto em 3 de valor m = 9 .
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