Enunciado

53. Encontre um polinômio de segundo grau P tal que P ( 2 ) = 5 , P ’ ( 2 ) = 3 e P ’ ’ ( 2 ) = 2 .

Passo 1

Falaii galerinha, bora resolver essa comigoooo

O enunciado pede que encontremos um polinômio de segundo grau P ( x ) que satisfaça as seguintes condições:

  • P 2 = 5 : Isso significa que o valor do polinômio em x = 2 é igual a 5 .
  • P ' 2 = 3 Aqui, P ' x denota a primeira derivada de P x então essa condição afirma que a inclinação (ou taxa de mudança instantânea) do polinômio em x = 2 é igual a 3 .
  • P ' ' ( 2 )   =   2 : Similarmente, P ' ' ( x ) representa a segunda derivada de   P ( x ) , e essa condição indica que a concavidade (ou taxa de mudança da inclinação) do polinômio em x = 2 é igual a 2.

Uma estratégia para resolver esse problema seria definir um polinômio de segundo grau geral:

P x =   a x 2 +   b x   +   c

Onde (   a   ) ,   (   b   )   e   (   c   )   são coeficientes desconhecidos.

Em seguida, podemos usar as condições dadas para formar um sistema de equações e resolver para os coeficientes desconhecidos. As condições:

P 2 =   5  

P ' 2 =   3  

P ' ' 2 =   2

Nos fornecem informações suficientes para determinar esses coeficientes.

Por exemplo, substituir (   x   =   2   ) em (   P x ) ,   (   P ' x )   e   (   P ' ' x ) nos dá três equações que podemos usar para resolver o sistema e encontrar os valores de (   a   ) ,   (   b   )   e   (   c   ) .

Portanto, a estratégia geral é encontrar um polinômio de segundo grau que satisfaça as condições dadas, usando as informações fornecidas sobre os valores e as derivadas do polinômio em (   x   =   2   ) .

Passo 2

Como temos as informações   P ’ ( 2 ) = 3 e P ’ ’ ( 2 ) = 2 , vamos derivar o polinômio 2 vezes:

P x = a x 2 + b x + c

P ' x = 2 a x + b

P ' ' x = 2 a

E agora vamos substituir as informações dadas no enunciado.

Passo 3

O enunciado nos diz quanto vale P ( 2 ) , então vamos escrever a equação:

P 2 = a 2 2 + b 2 + c

5 = 4 a + 2 b + c

De P ’ ( 2 ) = 3 , vamos substituir x = 2 na derivada P ' x = 2 a x + b , que achamos no passo 2:

3 = 2 a 2 + b

4 a + b - 3 = 0

Ainda precisamos de mais uma equação para encontrar os índices. Ainda bem que temos a informação P ’ ’ ( 2 ) = 2 . Na segunda derivada:

P ' ' 2 = 2 a

2 = 2 a

Então :

a = 1

E com esse valor encontramos os outros dois:

4 a + b - 3 = 0

b = - 1

E:

5 = 4 a + 2 b + c

5 = 4 1 + 2 - 1 + c

c = 3

Agora, como temos os valores das incógnitas podemos montar o polinômio:

P x = 1 x 2 + - 1   x + 3

P x = x 2 - x + 3

Resposta

P x = x 2 - x + 3

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