Enunciado

Em cada parte, use um recurso gráfico para estimar os valores máximo e mínimo absoluto de f , se houver, no intervalo dado, e então use os métodos do Cálculo para encontrar os valores exatos.

  1. f x = x 2 - 1 2 ;           + ∞ , - ∞
  2. f x = x x 2 + 1 ;           0 , + ∞
  3. f x = 2 sec ⁡ x - tg ⁡ x ;           0 , π 4
  4. f x = x 2 + ln ⁡ x 2 + 1 ;           - 4,0

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 = x 2 - 1 2 ' = 2 x 2 - 1 2 - 1 2 x - 0 = 4 x x 2 - 1

    Igualando a zero:

    4 x x 2 - 1 = 0 →

    4 x = 0 → x = 0

    x 2 - 1 = 0 → x = ± 1

    Agora avaliando os f x :

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

    f 0 = 0 2 - 1 2 = 1

    f 1 = 1 2 - 1 2 = 0

    Vamos agora analisar o limite no infinito:

    lim x → + ∞ ⁡ f x = lim x → + ∞ ⁡ x 2 - 1 2 = + ∞

    lim x → - ∞ ⁡ f x = lim x → - ∞ ⁡ x 2 - 1 2 = + ∞

    Temos então mínimo absoluto em ± 1 de valor m = 0 e nenhum máximo absoluto.

    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 = x x 2 + 1 ' = 1 x 2 + 1 - x 2 x + 0 x 2 + 1 2 = x 2 + 1 - 2 x 2 x 2 + 1 2 = - x 2 + 1 x + 1 2

    Igualando a zero:

    - x 2 + 1 x + 1 2 = 0 → - x 2 + 1 = 0 → x = ± 1

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

    Onde não é definida:

    x + 1 = 0 → x = - 1

    Entretanto esse valor está fora do intervalo.

    Agora avaliando os f x :

    f 0 = 0 0 2 + 1 = 0

    f 1 = 1 1 2 + 1 = 1 2

    Agora vamos analisar o limite no infinito:

    lim x → + ∞ ⁡ f x = lim x → + ∞ ⁡ x x 2 + 1 = lim x → + ∞ ⁡ x x x + 1 x = lim x → + ∞ ⁡ 1 x + 1 x = 0

    Não temos então um mínimo absoluto e temos um máximo absoluto em 1 de valor M = 1 2 .

    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 das funções trigonométricas:

    sec ⁡ x ' = sec ⁡ x tg ⁡ x

    tg ⁡ x ' = sec 2 ⁡ x

    Vamos calcular f ' x :

    f ' x = 2 sec ⁡ x - tg ⁡ x ' = 2 sec ⁡ x tg ⁡ x - sec 2 ⁡ x = 2 ⋅ 1 cos ⁡ x ⋅ sen ⁡ x cos ⁡ x - 1 cos 2 ⁡ x =

    = 2 sen ⁡ x cos 2 ⁡ x - 1 cos 2 ⁡ x = 2 sen ⁡ x - 1 cos 2 ⁡ x

    Igualando a zero:

    2 sen ⁡ x - 1 cos 2 ⁡ x = 0 → 2 sen ⁡ x - 1 = 0 → sen ⁡ x = 1 2 → x = π 6

    Onde não é definida:

    cos 2 ⁡ x = 0

    Não existe x não definido dentro do intervalo 0 , π 4 .

    Agora avaliando os f x :

    f 0 = 2 sec ⁡ 0 - tg ⁡ 0 = 2 ⋅ 1 - 0 = 2

    f π 6 = 2 sec ⁡ π 6 - tg ⁡ π 6 = 4 3 3 - 3 3 = 1,7

    f π 4 = 2 sec ⁡ π 4 - tg ⁡ π 4 = 2 ⋅ 2 - 1 = 1,8

    Temos então um mínimo absoluto em π 6 de valor m = 1,7 e temos um máximo absoluto e 0 de valor M = 2 .

    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 da função logaritmo natural:

c ' = 0

x n ' = n x n - 1

ln ⁡ x ' = 1 x

Vamos calcular f ' x :

f ' x = x 2 + ln ⁡ x 2 + 1 ' = 1 2 + 1 x 2 + 1 2 x + 0 = 1 2 + 2 x x 2 + 1 = x 2 + 1 + 4 x 2 x 2 + 1 =

= x 2 + 4 x + 1 2 x 2 + 1

Igualando a zero:

x 2 + 4 x + 1 2 x 2 + 1 = 0 → x 2 + 4 x + 1 = 0 →

x = - 2 + 3

x = - 2 - 3

Onde não é definida:

x 2 + 1 = 0 → x 2 ≠ - 1

Agora avaliando os f x :

f - 4 = - 4 2 + ln ⁡ - 4 2 + 1 = - 2 + ln ⁡ 17 = 0,83321

f - 2 - 3 = - 2 - 3 2 + ln ⁡ - 2 - 3 2 + 1 = 0,83722

f - 2 + 3 = - 2 + 3 2 + ln ⁡ - 2 + 3 2 + 1 = - 0,0646

f 0 = 0 2 + ln ⁡ 0 2 + 1 = 0

Temos então um mínimo absoluto em - 2 + 3 de valor m = - 0,0646 e temos um máximo absoluto em - 2 - 3 de valor M = 0,83722 .

Resposta

  1. Temos então mínimo absoluto em ± 1 de valor m = 0 e nenhum máximo absoluto.
  2. Não temos então um mínimo absoluto e temos um máximo absoluto em 1 de valor M = 1 2 .
  3. Temos então um mínimo absoluto em π 6 de valor m = 1,7 e temos um máximo absoluto e 0 de valor M = 2 .
  4. Temos então um mínimo absoluto em - 2 + 3 de valor m = - 0,0646 e temos um máximo absoluto em - 2 - 3 de valor M = 0,83722 .
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Faça o gráfico da função abaixo, localizando seus valores extremos e onde ocorrem. k x = x + 1 + x - 3 ,- ∞x∞
Faça o gráfico da função abaixo, localizando seus valores extremos e onde ocorrem. h x = x + 2 - x - 3 , - ∞x+ ∞
Responda às perguntas seguintes sobre as funções cujas derivadas são dadas:Quais são os pontos críticosEm quais intervalos f é crescente ou decrescente?Em quais pontos, se houver f assume máximos e mí
Responda às perguntas seguintes sobre as funções cujas derivadas são dadas:Quais são os pontos críticosEm quais intervalos f é crescente ou decrescente?Em quais pontos, se houver f assume máximos e mí
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