Enunciado
Cálculo - Cálculo - 12ª Edição - Maurice D. Weir e Joel Hass (George B. Thomas)- Ed: 12º - Capítulo 3.5 - Ex. 69
Explorando : Esboce em um único gráfico , e no intervalo . Onde cada gráfico parece cruzar o eixo ? Os gráficos realmente cortam os eixos? O que você espera dos gráficos e quando ? Por quê? E do gráfico de para outros valores de ? Justifique suas respostas.
Passo 1
Antes de começarmos a discutir quaisquer conceitos, vamos elencar todas as perguntas que devemos responder, pois, da forma que está escrita a questão, podemos nos perder no raciocínio. Portanto, temos que responder os seguintes tópicos:
- Esboçar os gráficos das funções , e no intervalo através de recursos tecnológicos;
- Quais valores estes gráficos aparentam cruzar o eixo ?
- Os gráficos realmente cruzam o eixo ?
- O que acontece com as funções e quando ;
- E o que acontece com quando .
São tantas perguntas que realmente se torna importante elenca-las. Os primeiros dois pontos fluem naturalmente a partir da análise do nosso gráfico. O terceiro ponto necessita de conhecimento sobre domínio de funções. Já o quarto e o quinto consiste na análise de limites de funções, sem ser necessário obter o gráfico destas funções.
Portanto, vamos direto as contas!
Passo 2
Vamos começar por esboçar os gráficos das funções , e no intervalo . Sendo assim, temos:
Passo 3
Os gráficos das funções aparentam cruzar o eixo nos seguintes valores:
- cruza em ;
- cruza em
- cruza em
Passo 4
Os gráficos das funções analisadas anteriormente realmente não cruzam o eixo . Isto ocorre pois o ponto não pertence ao domínio das funções. Como elas são funções racionais, o denominador dela não pode ser igual a . É por isto que o domínio das três funções é:
Passo 5
Os gráficos das funções e tendem aos valores e quando , respectivamente. Isto decorre do limite que discutido no próximo passo.
Passo 6
Para melhor explicar o passo anterior e o que acontece com funções do tipo quando , vamos resolver o limite dessas funções. Assim temos:
Se fizermos uma mudança de variável, chamar , quando , . Desta forma, temos:
Desta forma, chegamos a um dos limites fundamentais do seno. Como:
Temos:
Desta forma, fica claro o que ocorre quando para as funções descritas nesta questão.
Resposta
As respostas de cada um dos pontos abordados foram:
- Gráfico:
- cruza em ; cruza em cruza em ;
- Todos os gráficos não cruzam o eixo , pois o ponto não pertence ao domínio
- e tendem aos valores e quando , respectivamente;
- Quando , as funções tendem a .