Calcule d z / d t pelos dois processos descritos no exemplo 2 .

c) z = ln(1 + x^2 + y^2) , x = sen(3t) , y = cos(3t)

Passo 1

Bora lá, galera, vamos calcular essa derivada das duas formas. A primeira que ele mostrou pra gente é substituindo o x e o y direto na expressão de z , e depois derivar em t , assim:

z = ln ⁡ 1 + x 2 + y 2

Substituindo,

z = ln ⁡ 1 + s e n 2 3 t + cos 2 ⁡ 3 t

Mas pela relação fundamental:

z = ln ⁡ 1 + 1

z = ln ⁡ 2

Que é constante, e então sua derivada vai dar 0 .

d d z = d d t ln ⁡ 2 = 0

Passo 2

Beleza, agora vamos pro outro método, o da regra da cadeia direto! A expressão dela é assim:

d z d t = ∂ z ∂ x d x d t + ∂ z ∂ y d y d t  

Vamos calcular cada parcelinha separado! Primeiro as derivadas parciais:

∂ z ∂ x = ∂ ∂ x ln ⁡ 1 + x 2 + y 2 = 1 1 + x 2 + y 2 ( 2 x )

∂ z ∂ y = ∂ ∂ y ln ⁡ 1 + x 2 + y 2 = 1 1 + x 2 + y 2 ( 2 y )

Agora as derivadas “normais”:

d x d t = d d t s e n ( 3 t ) = 3 c o s ( 3 t )

d y d t = d d t c o s 3 t = - 3 s e n ( 3 t )

Juntando tudo na expressão da regra da cadeia:

d z d t = ∂ z ∂ x d x d t + ∂ z ∂ y d y d t

d z d t = 1 1 + x 2 + y 2 2 x 3 c o s 3 t + 1 1 + x 2 + y 2 2 y - 3 s e n 3 t

Arrumando,

d z d t = 6 x c o s 3 t - 6 y s e n 3 t 1 + x 2 + y 2

Substituindo x e y pelas expressões em t :

d z d t = 6 s e n ( 3 t ) c o s 3 t - 6 c o s ( 3 t ) s e n 3 t 1 + x 2 + y 2

E fazendo a subtração no numerador:

d z d t = 0

Como já tínhamos calculado!

Resposta

d z d t = 0

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados