Enunciado
Cálculo - James Stewart - Vol 1- Ed: 8º - Capítulo 4.3 - Ex. 10
- Encontre os intervalos nos quais é crescente ou decrescente.
- Encontre os valores máximo e mínimos locais de .
- Encontre os intervalos de concavidade e os pontos de inflexão.
Passo 1
Fala aí! Bora ver o que essa questão quer da gente?!
O enunciado nos da uma função e pede algumas coisas em relação a ela:
- Os intervalos nos quais é crescente ou decrescente.
- Os valores máximo e mínimos locais de .
- Os intervalos de concavidade e os pontos de inflexão.
Pra isso a gente vai usar as derivadas primeira e segunda da função . Vamos nessa?!
Passo 2
Para encontrar onde é crescente ou decrescente vamos calcular a primeira derivada de :
Aqui usamos a regra da potência de :
Portanto,
Podemos ainda manipular e função da seguinte forma:
Lembrando que: Se a derivada de uma função é positiva é sinal que ela é crescente, derivada negativa a função é decrescente!
Vamos analisar os sinais de e de pra saber quando assume valores positivos e negativos.
possui valores negativos para menor que e positivos para maior que 1. Já possui valores negativos para menor que e positivos para maior que .
Se e são ambos positivos ou negativos, então é positivo, caso contrário é negativo. Olhando as retas acima podemos concluir que:
, portanto é crescente, nos intervalos de :
e
, portanto é decrescente, no intervalo de :
Passo 3
Agora queremos os valores de máximo e mínimos locais de !
tem um valor máximo local quando troca de sinal de positivo para negativo, e tem um valor mínimo local quando troca de sinal negativo para positivo, vamos calcular os de pontos antes e depois de e para saber o comportamento deles:
Para :
Para :
Temos então que é máximo local.
Para :
Comparando e emos que é mínimo local.
Passo 4
Pra acabar queremos os intervalos de concavidade e os pontos de inflexão, para isso vamos calcular :
Para achar onde o gráfico de é côncavo para cima temos que achar o intervalo onde :
Então é côncava para cima em:
E para achar onde o gráfico de é côncavo para baixo temos que achar o intervalo onde :
Então é côncava para baixo em:
Passo 5
Um ponto de inflexão acontece quando a concavidade da função troca de côncava para cima para côncava para baixo, e vice-versa, achamos esse ponto em :
Vamos calcular para achar o ponto:
Pronto, temos que o ponto de inflexão é .
Resposta
- Crescente em e , decrescente em
- é máximo local, é mínimo local
- Côncava para cima em , côncava para baixo em , ponto de inflexão é