Enunciado
Cálculo - Cálculo - 12ª Edição - Maurice D. Weir e Joel Hass (George B. Thomas)- Ed: 12º - Capítulo 4.2 - Ex. 47
O Exercício fornece a aceleração , a velocidade inicial e a posição inicial de um corpo que se desloca ao longo de uma reta coordenada. Determine a posição do corpo no instante t para o caso: .
Passo 1
Queremos encontrar a função a partir da análise da função que, como o enunciado nos mostrou, é a sua segunda derivada. Assim, utilizaremos as regras de derivação no sentido inverso para encontrarmos, primeiramente a aceleração que é a primeira derivada e aplicando essa mesma estratégia uma segunda vez obtemos a função que é a solução do nosso problema.
Passo 2
A função em análise é uma função especial, devido ao fato da derivada de ser igual a ela mesma. Assim, podemos supor uma função que terá derivada igual a .
Passo 3
Como consequência direta do teorema do valor médio temos um corolário que diz que se encontrarmos uma função tal que para todo valor de x em um intervalo, então, existe uma constante C tal que . Dessa forma, podemos fazer o seguinte:
Aplicando a condição inicial que diz que , temos:
Assim, encontramos uma expressão para . Utilizando mais uma vez esse raciocínio vamos encontrar, então, a nossa função desejada que é
Passo 4
Como a nossa função tem a forma podemos imaginar que como o expoente da variável que acompanha o 19 é 0 , na função antes de derivamos tínhamos um devido a regra da derivação de polinômio se
e como o tem como derivada ela mesma podemos encontrar uma função que tenha derivada igual .
Passo 5
Sendo assim podemos pensar em uma função que possui derivada igual a da nossa função da velocidade e aplicarmos o resultado do corolário da seguinte forma:
Aplicando a segunda condição inicial temos:
Portanto, nossa função para um determinado tempo qualquer é: