Enunciado

Encontre f .

f ' x = x + 1 x ,                   f 1 = 5

Passo 1

Fala aí, tudo certinho com você?

Bom, essa questão pede pra gente encontrar a função f x , sabendo que sua derivada é dada por

f ' x = x + 1 x

Além disso também sabemos que

f 1 = 5

Vamos lá, para achar f vamos ter que achar a antiderivada geral, sabemos que uma função F é chamada de antiderivada de f em um intervalo I se:

F ' x = f x

para todo x em I .

Ou seja, queremos saber qual é a função que quando derivamos, resulta nessa f ' x que o enunciado deu pra gente,

E se F é uma antiderivada de f nesse intervalo, então a antiderivada mais geral de f em I é:

F x + C

onde C é uma constante qualquer.

Para o nosso caso, usaremos a informação do ponto conhecido

f 1 = 5

Aplicando diretamente na função, e isso ajudará a gente a descobrir o valor dessa constante C .

Pronto, então vamos achar a antiderivada, pra isso temos que achar uma função que derivando f nós encontramos F .

Vamos lá!

Passo 2

Primeiro vamos manipular a função retirando o denominador, isso vai nos ajudar a aplicar as regra de antiderivação com mais facilidade. Sendo

f ' x = x + 1 x

Podemos escrever a raiz quadrada como uma potência de expoente fracionário. Assim:

f ' x = x + 1 x 1 2

Além disso, podemos colocá-la no numerador com expoente negativo:

f ' x = x + 1 x - 1 2

Agora basta fazer a distributiva:

f ' x = x 1 ⋅ x - 1 2 + x - 1 2

E teremos:

f ' x = x 1 2 + x - 1 2

Show de bola.

Passo 3

Agora vamos achar a antiderivada, lembrando que a antiderivada da função geral x n com n ≠ 1 é da forma:

x n + 1 n + 1

Agora é só aplicar em cada termo de f ' x . Assim, teremos:

f x = x 1 2 + 1 1 2 + 1 + x - 1 2 + 1 - 1 2 + 1 + C

Que arumando um pouco melhor, se torna:

f x = x 3 2 3 2 + x 1 2 1 2 + C

f x = 2 3 x 3 2 + 2 x 1 2 + C

Maravilha.

Passo 4

Por último, vamos aplicar o ponto f 1 = 5 para achar o valor de C . Sendo:

f x = 2 3 x 3 2 + 2 x 1 2 + C

Temos:

f 1 = 2 3 ⋅ 1 3 2 + 2 ⋅ 1 1 2 + C = 5

E resolvendo a equação, ficamos com:

2 3 ⋅ 1 + 2 ⋅ 1 + C = 5

Isolando C

2 3 + 2 + C = 5

C = 5 - 2 3 -

2 C = 15 - 2 - 6 3

C = 7 3

Boa!

Agora basta substituir o valor de C na expressão de f x e teremos:

f x = 2 3 x 3 2 + 2 x 1 2 + C

f x = 2 3 x 3 2 + 2 x 1 2 + 7 3

Pronto, achamos f !!

Resposta

f x = 2 3 x 3 2 + 2 x 1 2 + 7 3

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