Enunciado

Determine o limite, se existir, ou mostre que o limite não existe.

lim x , y → ( 0,0 ) ⁡ x 4 - 4 y 2 x 2 + 2 y 2

Passo 1

Faaalaaaaaaa, meu parceiro. Vamos de mais uma resolução.

A gente tem a função:

lim x , y → ( 0,0 ) ⁡ x 4 - 4 y 2 x 2 + 2 y 2

E devemos resolver ela, ou devemos mostrar que o limite dela não existe.

Primeira coisa que podemos fazer para tentar resolver esse tipo de atividade é procurar saber se nossa função é continua dentro do ponto que estamos trabalhando, caso ela seja, poderemos substituir os valores de x , y e resolvermos a questão.

Caso ela não seja, teremos que testar se o limite que estamos trabalhando não existe com o teste:

Isso é, iremos tomar diferentes caminho para chegar em 0 , 0 e caso os limites desses diferentes caminhos sejam distintos, então o limite não existe.

Passo 2

Não dá pra substituir direto porque a gente chega numa indeterminação 0 / 0 .

Vamos então, encontrar esse limite por caminhos diferentes e ver se nos dois caminhos, ele bate.

Primeiramente, vamos pelo caminhar pelo eixo x . Por esse caminho, a nossa variável y vale 0 ,   certo?

Olhando para o limite dessa função com x tendendo a zero, teremos:

l i m ( x , y ) → ( 0,0 )   f ( x , 0 ) = l i m ( x , y ) → ( 0,0 )   x 4 - 4 ( 0 ) 2 x 2 + 2 ( 0 ) 2 = l i m ( x , y ) → ( 0,0 )   x 4 x 2 = l i m ( x , y ) → ( 0,0 )   x 2 = 0

Então, por esse caminho, a nossa função tende a zero: f x , 0 → 0 .

Passo 3

Bom, vamos olhar outro caminho agora então. Podemos caminhar agora pelo eixo y e nesse caminho, a nossa variável x vale y .

Agora, vamos considerar outro caminho. Digamos que o caminho seja ( x   =   y ) . Portanto, temos

l i m ( x , y ) → ( 0,0 )   f ( x , x ) = l i m ( x , y ) → ( 0,0 )   x 4 - 4 ( x ) 2 x 2 + 2 ( x ) 2

Temos então:

= l i m ( x , y ) → ( 0,0 )   x 4 - 4 x 2 x 2 + 2 x 2

Colocando em evidência:

= l i m ( x , y ) → ( 0,0 )   x 2 x 2 - 4 3 x 2

Simplificando:

= l i m ( x , y ) → ( 0,0 )   x 2 - 4 3

Substituindo:

= ( 0 ) 2 - 4 3

Temos então que o nosso limite é:

= - 4 3

Epa, epa, epa!

Por esse caminho, a nossa função tende a = - 4 3   :

f x , y = - 4 3

Como a nossa função, quando olhamos por caminhos diferentes, possui limites diferentes, podemos dizer que o limite não existe!

Resposta

lim x , y → ( 0,0 ) ⁡ x 4 - 4 y 2 x 2 + 2 y 2   n ã o   e x i s t e .

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