Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 1 - 7ª Edição - James Stewart- Ed: 7º - Capítulo 4.6 - Ex. 29
Descreva a mudança no gráfico de à medida que varia. Faça o gráfico de vários membros da família para ilustrar as tendências que você descobriu. Em particular, você deve investigar como os pontos de máximo e mínimo e os pontos de inflexão movem-se quando varia. Você deve também identificar qualquer valor intermediário de no qual o aspecto básico da curva mude.
Passo 1
E aí! tudo certinho?
Nesse problema foi dada a função
E nosso objetivo é descrever como a função muda então varia.
Tem ideia de como fazemos isso?
A questão ainda nos deu uma dica bacana... vamos verificar como os pontos extremos e os pontos de inflexão variam a medida que varia.
Para isso vamos calcular e e analisar como a variação de impacta nessas funções.
Bora começar!
Passo 2
A primeira coisa que podemos perceber na função é que em todas as aparições de seu expoente é par, logo, podemos concluir que nossa função terá simetria par .
Vamos escolher alguns valores de para plotar alguns gráficos...
Para , , , e , temos
Já o eixo é interceptado em para pois . E quando , o eixo não é interceptado. Observamos também que a função é simétrica em relação ao eixo por ser uma função par.
Tranquilo até aqui?
Passo 3
Agora vamos analisar como e são afetadas pela variação de .
Para analisar os pontos de máximo e mínimo e de inflexão precisamos calcular as derivadas de .
Assim, temos que pela regra da cadeia ou usando uma ferramenta computacional.
Para
Para
Assim, verificamos que no ponto é o qual a função recebe a maior nítida variação quando aumenta. Existe um mínimo absoluto em para e não há outros máximos nem mínimos.
Além disso, quando a função só é definida se o conteúdo da raiz for maior ou igual a
Assim como vimos no passo 2
Show?
Passo 4
Calculando a derivada de segunda ordem usando uma ferramenta computacional...
Para
Assim, verificamos que a função tem concavidade para cima em e e concavidade para baixo em .
Existem pontos de inflexão em Quanto mais negativo fica, mais o ponto de inflexão se aproxima da origem. O único valor de transição é .
E aí! entendeu tudo? Responde Aí!