Enunciado

Encontre uma fórmula para a área A ( w ) do triângulo delimitado pela reta tangente ao gráfico de y   =   l n   ( x ) em P ( w ,   l n   w ) , a reta horizontal por P e o eixo y

Passo 1

Nós temos uma função y   =   l n   ( x ) , antes de encontrar a área do triângulo, precisamos encontrar a equação da reta no ponto P ( w , ln ⁡ w ) , e para isso, devemos calcular a derivada da função :

y   = ln ⁡ x

y ' w = 1 x = 1 w = m

Aplicando na equação da reta no ponto P ( w , ln ⁡ w ) , temos que :

y - y o = m ( x - x 0 )

y - l n ⁡ ( w ) = 1 w ( x - w )

y - l n ⁡ ( w ) = x w - 1

y = ln ⁡ w + x w - 1

O triangulo pode ser delimitado pelo ponto B ( 0 , y 1 ) que passa pela linha tangente, como podemos ver no gráfico:

Com a equação tangencial encontrada, podemos calcular o ponto B 0 , y 1 : y = ln ⁡ w + x w - 1

Se x = 0 : y = ln ⁡ w + 0 w - 1 = ln ⁡ w - 1

A coordenada B 0 , y 1 = B ( 0 , ln ⁡ w - 1 ) :

Como sabemos que o triangulo é delimitado pelos pontos B e P , ainda existe o ponto C que também passa pela origem no e i x o   y , e tem sua coordenada no e i x o   x na mesma posição que o ponto P , pois a o triângulo é delimitado pela reta tangente e os eixos da coordenada. O que nos da, o seguinte conjunto de pontos:

Mas, lembre-se: precisamos calcular a área do triângulo.

Passo 2

Para calcular a área desse triângulo, precisamos saber os tamanhos dos segmentos de B C - e do segmento P C - , e para fazer isso nós usamos um conceito de geometria analítica que diz que um segmento de reta pode ser dado por:

A Z - = ( y Z - y A ) 2 + ( x Z - x A ) 2

Então, vamos calcular o comprimento dos segmentos de reta:

B C - = ( y Z - y A ) 2 + ( x Z - x A ) 2 = ( 0 - 0 ) 2 + ( ln ⁡ w - ln ⁡ w - - 1 ) 2 = 1

P C - = ( y Z - y A ) 2 + ( x Z - x A ) 2 = ( 0 - w ) 2 + ( ln ⁡ w - ln ⁡ w ) 2 = w

Para calcular a área de um triângulo , devemos fazer o produto dos lados dividido por 2:

A w = 1 2 P C - . B C - = 1 2 w . 1 = w 2

A w = w 2

Resposta

A w = w 2

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