Enunciado

Determine uma equação do plano tangente à superfície no ponto especificado.

z = y ln ⁡ x ,   1 ,   4 ,   0

Passo 1

Eaee, belezinha?? Bom... o enunciado nos deu a seguinte função que representa uma superfície:

z = y ln ⁡ x

Queremos determinar uma equação do plano tangente dessa superfície no ponto 1 ,   4 ,   0 .

Mas como a gente pode determinar essa equação???

Para isso, temos a seguinte fórmula geral para uma equação do plano tangente a uma superfície z = f ( x , y ) no ponto x 0 , y 0 , z 0 :

z - z 0 = ∂ f ∂ x x 0 , y 0 x - x 0 + ∂ f ∂ y x 0 , y 0 y - y 0

Dessa forma, podemos inferir que:

x 0 , y 0 , z 0 = 1 ,   4 ,   0

Assim, só nos resta calcular as derivadas parciais ∂ f ∂ x e ∂ f ∂ y !!!

Agora bora lá!! 😉

Passo 2

Primeiramente vamos derivar z em função de x , fixando o valor de y .

∂ z ∂ x = ∂ ∂ x y ln ⁡ x

Colocando a constante para fora, temos:

∂ z ∂ x = y ∂ ∂ x ln ⁡ x

Resolvendo a derivada, temos:

∂ z ∂ x = y x

Essa é a nossa derivada!!! Mas para ficar melhor na hora de substituirmos na fórmula lá do Passo 1, vamos aplicar logo o ponto dado:

∂ z ∂ x 1,4 = 4 1 ∴

∂ z ∂ x 1,4 = 4

Agora vamos fazer a mesma coisa para ∂ z ∂ y .

Passo 3

Agora vamos derivar z em função de y , fixando o valor de x .

∂ z ∂ y = ∂ ∂ y y ln ⁡ x

Colocando a constante para fora, temos:

∂ z ∂ y = ln ⁡ x ∂ ∂ y y

Resolvendo a derivada, temos:

∂ z ∂ y = ln ⁡ x

Essa é a nossa derivada!!! Mas para ficar melhor na hora de substituirmos na fórmula lá do Passo 1, vamos aplicar logo o ponto dado:

∂ z ∂ y 1,4 = ln ⁡ 1 ∴

∂ z ∂ y 1,4 = 0

Passo 4

Agora vamos substituir na fórmula:

z - z 0 = ∂ z ∂ x x 0 , y 0 x - x 0 + ∂ z ∂ y x 0 , y 0 y - y 0 ∴

z - 0 = 4 x - 1 + 0 y - 4 ∴

z = 4 x - 1

Prontinho!! 😉

Resposta

z = 4 x - 1

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