Enunciado

Encontre f .

f ' ' x = 8 x 3 + 5 ,       f 1 = 0 ,         f ' 1 = 8

Passo 1

Fala, galera! Bora pra mais uma questão de primitivas? 😊

O enunciado nos dá a segunda derivada

f ' ' x = 8 x 3 + 5

de uma função desconhecida f , e pede pra gente encontrar quem é essa função f . Uma outra informação que temos é o valor de f e da sua derivada f ' em x = 1 , ou seja,

    f 1 = 0     e     f ' 1 = 8 .

Você lembra o que é ser uma primitiva de uma função 🤔?

Bem, uma primitiva da função f ( x ) , em um determinado intervalo I , é uma função derivável F ( x ) cuja derivada é igual a f ( x ) . Isto é:

d d x F x = f x                   p a r a   t o d o   x ∈ I .

Mas fique atento aqui, se somarmos uma constante qualquer a primitiva F , sua derivada ainda será igual a f (pois a derivada de uma constante é zero). Então, a primitiva mais geral de f é a função

F x + C ,

onde C é uma constante qualquer.

Vamos fazer o seguinte, para encontrar a função f temos que encontrar as duas primitivas abaixo:

  • A primitiva f ' de f ' ' , ou seja, f ' é tal que

d d x f ' x = f ' ' x .

Essa primitiva deve satisfazer

f ' 1 = 8 .

  • A primitiva f de f ' , ou seja, f é tal que

d d x f x = f ' x .  

Essa primitiva deve satisfazer

f 1 = 0 .

Faremos isso usando a Regra da Potência. Saca só como:

  • Uma primitiva de uma potência x n é dada por

G x =   x n + 1 n + 1 ,

pois a derivada de G (usando a Regra da Potência para derivadas) é

d d x x n + 1 n + 1 = x n .

O valor de n só não poder ser - 1 , beleza? Pois nesse caso teríamos zero no denominador e isso não pode, né?

Vamos colocar a mão na massa? 💪

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a primitiva f ' da função dada:

f ' ' x =   8 x 3 + 5 .

Temos uma função polinomial, então usando a Regra da Potência em cada um dos seus termos:

f ' x = 8 x 3 + 1 3 + 1 + 5 x 0 + 1 0 + 1 .  

Simplificando e adicionando a constante para a primitiva mais geral, obtemos a primitiva

f ' x = 2 x 4 + 5 x + C 1 ,

onde C 1 é uma constante qualquer.

Como a primitiva precisa satisfazer

f ' 1 = 8 ,

então avaliando a função encontrada em x = 1 , temos:

8 =   f ' 1 = 2 ( 1 ) 4 + 5 1 + C 1

ou seja,

8 = 2 + 5 + C 1 .

Rearrumando os termos, temos que

C 1 = 8 - 7 = 1 .

Dessa forma, a primitiva f ' da função f ' ' é:

f ' x = 2 x 4 + 5 x + 1 .

Passo 3

Vamos calcular a primitiva f da função

f ' x = 2 x 4 + 5 x + 1

encontrada no passo anterior.

Usando novamente a regra da potência em cada um dos seus termos, então a primitiva f da função f ' é dada por:

f x = 2 x 4 + 1 4 + 1 + 5 x 1 + 1 1 + 1 + 1 x 0 + 1 0 + 1 .

Simplificando e adicionando a constante para a primitiva mais geral, obtemos a primitiva

f x = 2 5 x 5 + 5 2 x 2 + x + C 2 ,

onde C 2 é uma constante qualquer.

Como a primitiva precisa satisfazer

f 1 = 0 ,

então avaliando a função encontrada em x = 1 , temos:

0 = f 1 = 2 5 ( 1 ) 5 + 5 2 ( 1 ) 2 + ( 1 ) + C 2 ,

ou seja,

0 = 2 5 + 5 2 + 1 + C 2 .

Rearrumando os termos e fazendo as contas, temos que

C 2 = - 4 10 - 25 10 - 10 10 = - 39 10 .

Dessa forma, a primitiva f da função f ' é:

f x = 2 5 x 5 + 5 2 x 2 + x - 39 10 .

Prontinho 🎉!

Resposta

A função f procurada é dada por:

f x = 2 5 x 5 + 5 2 x 2 + x - 39 10 .

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