Enunciado

Esboce o gráfico da função.

f x , y = x 2 + 4 y 2 + 1

Passo 1

Olá, caro estudante. Vamos resolver mais uma atividade?

Queremos determinar o gráfico da função:

f x , y = x 2 + 4 y 2 + 1

Para esboçarmos o gráfico de uma função de duas varáveis precisamos primeiramente encontrar as curvas de nível desta função.

Para isso façamos:

z = f x , y = x 2 + 4 y 2 + 1

z - 1 = x 2 + 4 y ²

A partir disso, iremos analisar alguns pontos dessa função. Iremos analisar o seu comportamento para diferentes valores de z , isso nos dará a noção de como é o formato da curva de nível e consequentemente nos dirá como é o formato da nossa figura.

Também analisaremos os pontos de intersecção da nossa figura com os eixos ordenados. Para isso, deveremos zerar duas variáveis, e teremos então o valor da intersecção da variável que sobrá.

Passo 2

Se analisarmos o domínio dessa função, veremos que z nunca pode ser menor que 1 , pois se isso acontecer teremos um resultado negativo e dois números ao quadrado no conjunto dos reais nunca é negativo.

Então tendo em mente essa restrição vamos escolher alguns valores para z :

z = 1 , z = 2 e z = 3 .

x 2 + 4 y 2 = 1 - 1 = 0

x 2 + 4 y 2 = 2 - 1 = 1

x 2 + 4 y 2 = 3 - 1 = 2

Desta forma obtemos as seguintes curvas de nível:

Iremos encontrar as intersecções da curva com os eixos.

Para x :

z - 1 = x 2 + 4 y 2

0 - 1 = x 2 + 4 y 2

Veja que aqui temos uma afirmação falsa, não podemos ter dois números quadrados resultando em um número negativo, isso nos diz que não existe intersecção com esse eixo, e também não teremos, por motivo similar, com o eixo y , então a nossa figura irá crescer no sentido positivo de z , a partir de z = 1

Passo 3

Desta forma o gráfico de f x , y = x 2 + 4 y 2 + 1 é:

Resposta

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Use um computador para traçar o gráfico da função utilizando vários pontos de vista. Imprima a que, em sua opinião, oferece a melhor visão. Se seu programa também produz curvas de nível, trace o mapa
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Nos Exercícios 5-8, encontre o domínio e a imagem da função dada e identifique suas superfícies de nível. Esboce uma curva de nível típica. g x , y , z = x 2 + 4 y 2 + 9 z 2