Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 1 - 8ª Edição - James Stewart- Ed: 8º - Capítulo 1.3 - Ex. 26
Uma estrela variável é aquela cujo brilho alternadamente cresce e decresce. Para a estrela variável mais visível, Delta Cephei, o período de tempo entre os brilhos máximos é de dias, o brilho médio (ou magnitude) da estrela é , e seu brilho varia de em magnitude. Encontre uma função que modele o brilho de Delta Cephei como uma função do tempo.
Passo 1
E aí galera, beleza?
Essa questão é sobre modelagem de funções e transformação de gráficos! Ela é muito boa para a gente ter uma visão melhor de como na prática uma função modela um evento no nosso mundo, nesse caso, o brilho de uma estrela!
A primeira coisa que evemos atentar é que nos é dito que o evento ocorre em períodos de dias, ou seja, temos uma função periódica. Além disso, temos um valor máximo e mínimo para a nossa função ( acima de e abaixo), e assim nossa função periódica cresce e decresce alternadamente. Sabe o que isso lembra? Se você disse uma função seno, acertou! Se não disse, não esquenta que com esse passo a passo vais entender tudinho ;)
Dá uma olhada no jeitão do gráfico de uma função seno:
Esse aí é o gráfico de , que é a função seno mais simples que temos. Acontece que o nosso modelo não vai ser tão simples assim, ele será uma função seno deslocada e deformada.
Se a gente for escrever a forma completona da função seno que a gente vai usar, ela é desse jeito:
Onde o é o brilho da nossa estrela, o tempo em dias, o deslocamento na vertical do nosso gráfico, o fator de deformação na vertical, o fator de deformação na horizontal e o deslocamento na horizontal, beleza?
Veja só! 😬
Passo 2
Os valores de e são todos dados no enunciado da questão! Temos só que intrpretá-lo, olha só:
Quando nos dizem que o brilho médio é , esse valor médio é o valor em torno do qual a nossa fução seno vai oscilar – é o deslocamento na vertical, logo, .
Como a função fica oscilando acima e abaixo desse valor, essa é a nossa amplitude, referente à nossa deformação vertical, logo, .
Temos que o período entre os brilhos máximos é de dias, o período da nossa senóide vai ser de . Esse período está relacionado com o nosso fator e, para encontra-lo, devemos dividir o período de uma senóide simples (que é pelo período da senóide que a gente quer. Teremos então que .
Como nada mais nos é dito, não temos nenhum deslocamento na horizontal, ou seja, . Pronto! Jogano todos os valores na nossa função genéreica, teremos a nossa resposta! Vai ficar assim:
E acabou a questão, uhul!
O que achou? Responde Aí! 😉
Resposta
A função que modela o brilho da estrela é: