Enunciado

Determine todas as derivadas parciais de segunda ordem.

v = s e n   ( s 2 - t 2 )

Passo 1

Fala ai galerinha. Vamos lá, nós temos que encontrar v s s ,   v s t ,   v t s , �� v t t .

O que seria isso?

v s s é a primeira e segunda derivada de v em relação a s . E adotamos a mesma metodologia para as demais derivadas parciais.

Temos uma observação: Estamos lidando com uma função trigonométrica ( s e n   ( s 2 - t 2 ) ), em que o argumento é uma equação, por isso temos que estar atentos a derivada pela regra da cadeia.

f ' ( g ( x ) ) ⋅ g ' ( x )

Pode ser que aparecer uma regra do produto também!

Dica dada, agora é só resolver! Bora!

Passo 2

Vamos calcular a primeira derivada de v em relação a s . Para depois calcularmos a segunda derivada.

  • Em relação a s , utilizando a regra da cadeia.

v s = f ' ( g ( x ) ) ⋅ g ' ( x )

Para f s = s e n   ( s 2 - t 2 ) , temos f s ' = cos ⁡ ( s 2 - t ² )

Para g s = s 2 - t ² , temos g ' s = 2 s

v s = cos ⁡ s 2 - t 2 ( 2 s )  

v s = 2 s cos ⁡ s 2 - t 2

Passo 3

  • Em relação a t ,

Para f t = s e n   ( s 2 - t 2 ) , temos f t ' = cos ⁡ ( s 2 - t ² )

Para g t = s 2 - t ² , temos g ' t = - 2 t

v t = cos ⁡ s 2 - t 2 - 2 t

v t = - 2 t cos ⁡ ( s 2 - t 2 )

Show! Agora a gente deriva isso de novo em relação a cada uma variável.

Passo 4

Para calcular v s t , pegaremos o Passo 2 e derivamos em relação a t pela regra da cadeia.

v s t = 2 s cos ⁡ ( s 2 - t 2 )   ( - 2 t )

v s t = - 4 s t cos ⁡ ( s 2 - t 2 )

Passo 5

Para calcular v t s , pegaremos o Passo 3 e derivamos em relação a s pela regra da cadeia.

v t = - 2 t cos ⁡ ( s 2 - t 2 )

v t = 4 t s cos ⁡ ( s 2 - t 2 )

Passo 6

Para calcular v s s , pegaremos o Passo 2 e derivamos em relação a s pela regra do produto.

v s = 2 s cos ⁡ s 2 - t 2

A equação será u ' x v x + u ( x ) v ' ( x )

Para u x = 2 s , temos u ' x = 2

Para v x = cos ⁡ s 2 - t 2 , temos v ' x = cos ⁡ s 2 - t 2 = - 2 s ∙ s e n   s 2 - t 2  

Substituindo

v s s = 2 cos ⁡ ( s 2 - t 2 ) - 4 s 2 s e n   ( s 2 - t 2 )  

Passo 7

Para calcular v t t , pegaremos o Passo 3 e derivamos em relação a t pela regra do produto.

v t = - 2 t cos ⁡ ( s 2 - t 2 )

A equação será u ' x v x + u ( x ) v ' ( x )

Para u x = - 2 t , temos u ' x = - 2

Para v x = cos ⁡ s 2 - t 2 , temos v ' x = cos ⁡ s 2 - t 2 = 2 t ∙ s e n   s 2 - t 2  

Substituindo

v t t =   - 2 cos ⁡ s 2 - t 2 - 4 t 2 s e n   ( s 2 - t 2 )

Prontinho! Calculamos todas as derivadas de segunda ordem😊

Resposta

v s s = 2 cos ⁡ ( s 2 - t 2 ) - 4 s 2 s e n   ( s 2 - t 2 )  

v s t = - 4 s t cos ⁡ ( s 2 - t 2 )

v t s =   - 4 s t cos ⁡ ( s 2 - t 2 )

v t t =   - 2 cos ⁡ s 2 - t 2 - 4 t 2 s e n   ( s 2 - t 2 )

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