Enunciado

Conforme mostra a figura a seguir, suponha que um barco entre em um rio no ponto ( 1 ,   0 ) e mantenha sua direção voltada para a origem. Como resultado da forte corrente, ele segue a trajetória onde x e y estão em quilômetros.

y = x 10 3 - 1 2 x 2 3

(a) Faça o gráfico da trajetória seguida pelo barco.

(b) O barco pode atingir a origem? Se não, discuta seu destino e descubra quão próximo estará dela.

Passo 1

(a) Tudo que a gente precisa fazer é usar um CAS para esboçar o gráfico de:

y = x 10 3 - 1 2 x 2 3

Como ele parte do ponto ( 1,0 ) , nosso gráfico começa dele. Vamos usar o Wolfram Mathematica para fazer a trajetória. Fica assim:

Passo 2

(b) Ele quer saber se o barco chega no ponto ( 0,0 ) . Vemos pelo gráfico que isso não acontece. O barco é arrastado pela corrente para longe da origem, em direção ao sentido negativo de y .

Repara também que a trajetória não está definida no ponto ( 0,0 ) , então realmente nosso barquinho não passa aí.

Passo 3

Para achar o quão próximo nosso barco consegue chegar da origem, a gente precisa descobrir a menor distância entre o ponto ( 0,0 ) e a nossa trajetória:

x , y = x ,   x 10 3 - 1 2 x 2 3  

Ou seja, a gente vai minimizar a distância entre dois pontos. A fórmula da distância é:

d = x 1 - x 0 2 + y 1 - y 0 2

Substituindo nossos dados, achamos uma função:

x 0 , y 0 = 0,0 ,     x 1 , y 1 = x ,   x 10 3 - 1 2 x 2 3  

d x = x 2 + x 10 3 - 1 2 x 2 3 2

Passo 4

Agora a gente pode usar o CAS para achar o valor mínimo dessa função. Fica assim:

Vemos que o mais próximo que o barco chega da origem é a 0,824692   k m dela. E isso acontece quando x = 0,659754   k m .

Resposta

(a)

(b) Não. Ele chega a 0,824692   k m da origem e depois segue para baixo.

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