Enunciado

Se f x = x 2 1 + x , encontre f ' ' ( 1 ) .

Passo 1

Oiee, tudo bem?

A regra do quociente é uma das regras básicas de diferenciação em cálculo diferencial.

Ela nos permite diferenciar uma função que é o quociente de duas outras funções.

Sejam u x   e   v ( x ) funções diferenciáveis de x , onde v ( x ) nunca é zero.

Então, a regra do quociente afirma que a derivada da função u x v x em relação x é dada por:

u x v x ' = u ' x v x - u x v ' x v x 2

Essa regra é uma consequência direta da regra do produto e da regra da potência.

A intuição por trás da regra do quociente é semelhante à da regra do produto. Quando temos uma fun��ão que é o quociente de duas outras funções, queremos encontrar sua taxa de variação em relação a x .

Para fazer isso, precisamos considerar como a variação de uma função afeta a outra.

A regra do quociente é essencial para lidar com funções que são expressas como frações de outras funções, permitindo-nos calcular suas derivadas de maneira eficiente.

Passo 2

Queremos calcular o valor de f " ( 1 ) sabendo que f x = x 2 1 + x .

Primeiro derivamos f ( x ) , usando a Regra da Derivada do Quociente, assim :

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

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

Passo 3

Agora obteremos a segunda derivada de f ( x ) . Basta derivar f ' ( x ) .

Para isso, vamos usar novamente a Regra da Derivada do Quociente, assim:

f " ( x ) = ( 2 x + 2 ) ( x 2 + 2 x + 1 ) - ( x 2 + 2 x ) ( 2 x + 2 ) x 2 + 2 x + 1 2

Agora, iremos fazer essas multiplicações e ver se dá pra cortar alguma coisa:

f ' ' x = 2 x 3 + 4 x 2 + 2 x + 2 x 2 + 4 x + 2 - 2 x 3 - 2 x 2 - 4 x 2 - 4 x x 2 + 2 x + 1 2

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

Passo 4

Logo, agora é só substituir o valor x = 1 pedido no enunciado.

f ' ' 1 = 2 1 + 2 1 2 + 2 1 + 1 2

f ' ' 1 = 4 4 2 = 4 16

f ' ' 1 = 1 4

Resposta

f " ( 1 ) = 1 / 4

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