Enunciado

Faça gráficos de f que revelem todos os aspectos importantes a curva encontrar f ' e f ' ' . Utilize os gráficos destas derivadas para estimar os intervalos de crescimento, valores extremos e intervalos de concavidade e pontos de inflexão de f .

f x = e x - 0,186 x 4

Passo 1

Fala aí, tudo certinho com você?

Bom, essa questão dá pra gente a curva

f x = e x - 0,186 x 4

E pede pra gente fazer seu gráfico de f que revele todos os seus aspectos importantes.

Para isso devemos usar os gráficos de f ' e f ' ' para estimar os intervalos de crescimento e decrescimento, valores extremos, intervalos de concavidade e pontos de inflexão da função f .

Então a ideia aqui é a gente relembrar o que cada uma dessas derivadas pode nos trazer de informações, assim poderemos traçar o gráfico de f com todas as características necessárias.

Então vamos lembrar o que cada derivada conta pra gente.

A derivada de uma função é entendida como a inclinação da reta tangente a curva do gráfico da função.

Sabendo disso, podemos pensar que quanto mais positiva a derivada estiver, mais rapidamente a função original estará crescendo.

Assim:

Já a derivada de segunda ordem f ' ' x é a inclinação da reta tangente ao gráfico da primeira derivada e ela nos trará informações sobre o sentido da concavidade.

Assim:

O ponto de inflexão acontece onde a derivada de segunda ordem for igual a zero. Assim:

f ' ' x = 0

Agora que já sabemos de tudo isso, bora resolver essa questão.

Para resolvermos este problema, é ideal que façamos primeiramente as derivações necessárias e encontremos os pontos de interseção com o eixo x para em seguida, esboçarmos os gráficos, okay?

Passo 2

Vamos usar o software geogebra. Na janela de álgebra vamos usar a função

f x = e x - 0,186 x 4

e plotar o gráfico de f

Calculando sua derivada, teremos:

f x = e x - 0,186 x 4

Assim,

f ' x = e x - 0,744 x 3

E vamos plotar o gráfico de f '

Perceba que f é crescente em - ∞ ; 2,8 e 3,2 ; ∞ e decrescente em   2,8 ; 3,2 .

O que nos diz que f atinge um máximo em x = 2,8 e mínimo em x = 3,2 .

Passo 3

Agora derivando a novamente a função, teremos:

f ' ' x = e x - 2,232 x 2

Plotando o gráfico de f ' '

Temos que f é côncava para baixo em - ∞ ,   0 e côncava para cima em 0 , ∞

Pelo gráfico, temos dois pontos de inflexão em f .

Existem um ponto de inflexão - 1,2 ; 0,5 .

Resposta

f é crescente em - ∞ ; 2,8 e 3,2 ; ∞ e decrescente em   2,8 ; 3,2 .

f atinge um máximo em x = 2,8 e mínimo em x = 3,2 .

f é côncava para baixo em - ∞ ,   0 e côncava para cima em 0 , ∞

Existem um ponto de inflexão - 1,2 ; 0,5 .

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