Enunciado

Nos Exercícios 1-14, encontre uma equação para a reta tangente à curva no ponto definido pelo valor dado de t. Encontre também o valor de d 2 y / d x 2 nesse ponto.

9. x = 2 t 2   + 3 ,   y = t 4 ,   t = - 1

Passo 1

Fala, pessoal! Mais uma questãozinha de curvas paramétricas, não é? Bora lá!

Para resolver essa questão, temos que calcular a reta tangente à curva, no ponto dado e também o valor de d 2 y / d x 2 nesse ponto. Fazemos isso seguindo o seguinte roteiro: começamos identificando o ponto, depois calculamos o coeficiente angular da reta usando a fórmula

y ' = d y d x = d y / d t d x / d t

e calculamos d 2 y / d x 2 usando a fórmula

d 2 y d x 2 = d y ' / d t d x / d t .

Preparados? Bora lá!

Passo 2

Em t = - 1 , nós temos o ponto

x = 2 t 2   + 3 = 2 ( - 1 ) 2 + 3 = 5

e

  y = t 4 = ( - 1 ) 4 = 1

Ou seja, vamos calcular tudo no ponto ( x , y ) = ( 5,1 ) .

Passo 3

Nesse passo, vamos calcular as derivadas que são necessárias:

d x d t = 4 t

d y d t = 4 t 3

Assim, conseguimos o coeficiente angular da curva

y ' = d y d x = d y / d t d x / d t = 4 t 3 4 t = t 2

Vamos calcular a reta tangente à curva no ponto ( 5,1 ) . Para isso, precisamos do coeficiente angular, que é t 2 | t = - 1 = 1 :

y - 1 = 1 ⋅ ( x - 5 )

⇒ y - 1 = x - 5

⇒ y = x - 4

Passo 4

Agora a gente tá pronto para finalizar a questão. Vamos usar y ' para calcular

d y ' d t = 2 t

Agora, podemos obter

d 2 y d x 2 = d y ' / d t d x / d t = 2 t 4 t = 1 2

Aqui, essa derivada tem valor constante, então a gente nem precisa aplicar no ponto. Menos trabalho para a gente, não é? Te vejo na próxima!

Resposta

y = x - 4

d 2 y d x 2 = 1 2

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