Enunciado

1-6. Determine uma equação do plano tangente à superfície no ponto especificado.

1. z = 2 x 2 + y 2 - 5 y ,   ( 1 ,   2 ,   - 4 )

Passo 1

E aí, galera! Beleza?

Nessa questão, nós temos a equação da superfície

z = 2 x 2 + y 2 - 5 y

e temos que determinar a equação do plano tangente a ela no ponto ,   ( 1 ,   2 ,   - 4 ) .

Para isso, vamos lembrar o seguinte: uma função de uma variável, y = f ( x ) , ela representa uma curva no R 2 . Dado um ponto dessa curva, y = f x 0 , podemos encontrar a equação da reta tangente a ela nesse ponto:

y - y 0 = f ' x 0 ( x - x 0 )

De forma análoga, dada uma função de duas variáveis z = f x , y , sabemos que ela representa uma superfície em R 3 . Dado um ponto nessa superfície, z = f x 0 , y 0 ,   podemos encontrar a equação do plano tangente a ela nesse ponto:

z - z 0 = f x x 0 , y 0 x - x 0 + f y ( x 0 , y 0 ) ( y - y 0 )

onde f x x 0 , y 0 e f y x 0 , y 0 são as derivadas parciais da função no ponto e z 0 = f ( x 0 , y 0 ) .

Agora que sabemos isso, vamos às contas...

Passo 2

Vamos pegar a nossa função

f x ,   y = 2 x 2 + y 2 - 5 y

e calcular f x x 0 , y 0 e f y x 0 , y 0 .

Como a função f é polinomial, aqui vamos aplicar a regra da potência:

d d x x n = n ⋅ x n - 1

Logo

f x = ∂ ∂ x ( 2 x 2 + y 2 - 5 y )

f x = 4 x

Substituindo o ponto:

f x 1 ,   2 ,   - 4 = 4.1 = 4

E a derivada parcial em y será:

f y = ∂ ∂ y ( 2 x 2 + y 2 - 5 y )

f y = 2 y - 5

Substituindo o ponto:

f y 1 ,   2 ,   - 4 = 2.2 - 5 = - 1

Ok, encontramos o que queríamos!

Passo 3

Agora que já determinamos as derivadas parciais no ponto especificado, basta substituirmos z o = - 4 , y o = 2 e x o = 1 , saca só:

z - z o = f x x o ,   y o x - x o + f y x o ,   y o y - y o

z - - 4 = 4 . x - 1 - 1 . y - 2

z + 4 = 4 x - 4 - y + 2

Isolando z , teremos:

z = 4 x - y - 6

Que é a equação do plano tangente à função f x , y =   2 x 2 + y 2 - 5 y no ponto 1,2 , - 4 .

Resposta

z = 4 x - y - 6

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Determine uma equação do plano tangente a superfície no ponto especificado. z = 9 x 2 + y 2 + 6 x - 3 y + 5 1,2 , 18
Determine uma equação do plano tangente a superfície no ponto especificado.3- z = 4 - x 2 - 2 y 2 ,1 , - 1,1
Desenhe o gráfico de f e de seu plano tangente no ponto dado. (Utilize um sistema algébrico computacional tanto para computar as derivadas parciais quanto para traçar os gráficos da função e de seu pl
Desenha o gráfico de f e de seu plano tangente no ponto dado. (Utilize um sistema algébrico computacional tanto para computar as derivadas parciais quanto para traçar os gráficos da função e de seu pl
41-46. Encontre uma equação a) do plano tangente e b) da reta normal à superfície dada no ponto especificado. 46. x 4 + y 4 + z 4 = 3 x 2 y 2 z 2 ,1 ,1 ,1