Enunciado

No começo desta seção discutimos a função I = f T , H , onde I era o humidex; T , a temperatura; e H , a umidade relativa. Utilize a Tabela 1 para estimar f T ( 34,75 ) e f H ( 34,75 ) . Quais são as interpretações práticas desses valores?

Passo 1

Como primeiro passo, vamos retomar a tabela com os valores da função nos pontos fornecidos:

Show de bola, galera!

A questão quer que a gente estime a derivada parcial da função I = f ( T , H ) no ponto 34,75 .

Para responder isso, precisamos ver como vamos fazer pra estimar aquelas derivadas parciais do enunciado...Partiu?

Passo 2

Vamos fazer 2 estimativas para f T ( 34,75 ) e f H ( 34,75 ) , respectivamente, e usar a média dessas estimativas como estimativa final. Ficou confuso? Calma!

Aqui nós vamos usar a definição de derivada parcial.

Se temos uma função f ( T , H ) e queremos calcular a derivada de f com relação a H , nós temos que deixar a variável T fixa e fazer pequenas variações em torno do valor de H .

Matemáticamente, escrevemos:

f H T , H = lim Δ H → 0 ⁡ f T , H + Δ H - f T , H Δ H

Na nossa tabela, para um valor fixo de T só há dois valores possíveis de H para fazermos essa variação.

Por exemplo, veja na imagem abaixo que os valores de H mais próximos de H = 75 são H = 70 e H = 80 .

Assim, quando mantemos T constante e variamos H , temos os pontos 34,70 e ( 34,80 ) . Os valores de f nesses pontos estão em preto e indicados pelas setas.

Vamos fazer a mesma sequência de passos para calcular f T 34,75 .   Na imagem abaixo nós podemos ver a interseção da linha e coluna para o ponto 34,75 .

Agora fixamos H e variamos T !   Podemos ver que os pontos vizinhos ao ( 34,75 ) são ( 32,75 ) e 36,75 e seus respectivos valores apontados em preto.

Passo 3

Vamos fazer o seguinte:

f T , 1 34,75  estimativa 1 para  f T 34,75

f T , 2 34,75  estimativa 2 para  f T 34,75

onde f T , 1 ( 34,75 ) é a aplicação da fórmula da derivada parcial de f com relação a T usando como referência o primeiro ponto vizinho. Da mesma forma, f T , 2 ( 34,75 ) é a aplicação da fórmula da derivada parcial de f com relação a T usando como referência o segundo ponto vizinho.

Chega de falação, vamos às contas:

f T 34,75 ≅ f T , 1 34,75 + f T , 2 34,75 2

f T , 1 34,75 = f 36,75 ⏞ 54 - f 34,75 ⏞ 51 2 = 3 2

f T , 2 34,75 = f 32,75 ⏞ 46 - f 34,75 ⏞ 51 - 2 = 5 2

f T 34,75 ≅ f T , 1 34,75 + f T , 2 34,75 2 = 3 2 + 5 2 2 = 2

Agora fazemos o mesmo procedimento, mas pensando na derivada com relação a H :

f H , 1 34,75  estimativa 1 para  f H 34,75

f H , 2 34,75  estimativa 2 para  f H 34,75

f H 34,75 ≅ f H , 1 34,75 + f H , 2 34,75 2

Vamos às contas novamente!

f H , 1 34,75 = f 34,80 ⏞ 52 - f 34,75 ⏞ 51 5 = 1 5

f H , 2 34,75 = f 34,70 ⏞ 49 - f 34,75 ⏞ 51 - 5 = 2 5

Assiiimm....

f H 34,75 ≅ f H , 1 34,75 + f H , 2 34,75 2 = 1 5 + 2 5 2 = 3 10

Resposta

f T 34,75 ≅ 2

f H 34,75 ≅ 3 10

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