Enunciado

Encontre f ' ( a ) .

f (x) = sqrt(3 x + 1)

Passo 1

Começamos da definição de derivada em um ponto a qualquer, que é essa aqui:

f^' (a) = underset(h -> 0)(lim) (f (a + h) - f (a))/(h)

Agora a gente vai escrever quem é f ( a ) e quem é f ( a + h ) para jogarmos na nossa fórmula, tranquilo? Dá uma olhada:

f (x) = sqrt(3 x + 1)

Fazendo x = a :

f (a) = sqrt(3 a + 1)

Agora, fazendo x = a + h :

f (a + h) = sqrt(3 ( a + h ) + 1)

Esses dois caras vão ser substituídos na expressão do noss limite, aí vai ficar desse jeitinho aqui:

f^' (a) = underset(h -> 0)(lim) (sqrt(3 ( a + h ) + 1) - sqrt(3 a + 1))/(h)

Passo 2

Agora, nós vamos escrever o limite de uma forma que nós ajude a resolver o problema, fechou? Vou primeiro deixar ela assim:

f^' (a) = underset(h -> 0)(lim) ((sqrt(3 a + 3 h + 1) - sqrt(3 a + 1))/(h))

Arrumamos a primeira raíz do numerador um pouco, eliminando os parênteses de dentro, fazendo a multiplicação por 3 .

Para fazer aparecer números fora da raíz no numerador, temos que multiplicar pelo conjugado dele, que é sqrt(3 a + 3 h + 1) + sqrt(3 a + 1) . A multiplicação tem que ser tanto em cima quanto em baixo, beleza? É isso aqui que vamos fazer:

f^' (a) = underset(h -> 0)(lim) ((sqrt(3 a + 3 h + 1) - sqrt(3 a + 1))/(h)) . ((sqrt(3 a + 3 h + 1) + sqrt(3 a + 1))/(sqrt(3 a + 3 h + 1) + sqrt(3 a + 1)))

Agora, nós temos o do produto da soma pela diferença no numerador, que é um produto notável. Seu resultado é o quadrado do primeiro termo vezes o quadrado do segundo termo. Seguindo essa regra, saca só o que a gente vai ter:

f^' (a) = underset(h -> 0)(lim) (((sqrt(3 a + 3 h + 1))^2 - (sqrt(3 a + 1))^2)/(h . (sqrt(3 a + 3 h + 1) + sqrt(3 a + 1))))

Cancelando as potências com as raízes, vai dar isso aqui:

f^' (a) = underset(h -> 0)(lim) ((3 a + 3 h + 1 - ( 3 a + 1 ))/(h . (sqrt(3 a + 3 h + 1) + sqrt(3 a + 1))))

Fazendo as continhas no numerador, vamos ter:

f^' (a) = underset(h -> 0)(lim) ((3 h)/(h . (sqrt(3 a + 3 h + 1) + sqrt(3 a + 1))))

Aí, ta tudo beleza agora! Arrumamos a expressão o suficiente, agora podemos tentar achar o valor desse limite!

Passo 3

Se substituirmos h = 0 para tentar resolver o limite na expressão que temos, encontraremos a indeterminação (0)/(0) . A gente pode resolver isso se cancelarmos o h do numerador com o h do denominador:

f^' (a) = underset(h -> 0)(lim) ((3)/((sqrt(3 a + 3 h + 1) + sqrt(3 a + 1))))

A indeterminação já era! Vamos agora fazer a substituição h = 0 de novo, na expressão sem indeterminação, para resolver o limite, tranquilo? Saca só:

f^' (a) = (3)/((sqrt(3 a + 3.0 + 1) + sqrt(3 a + 1)))

f^' (a) = (3)/((sqrt(3 a + 1) + sqrt(3 a + 1)))

f^' (a) = (3)/(2 sqrt(3 a + 1))

E chegamos na nossa expressão final! É só fazer com calma, seguindo o passo a passo que dá tudo certo ;)

Resposta

Teremos que f^' (a) = (3)/(2 sqrt(3 a + 1)) .

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