Enunciado

A função diferenciável z = z ( x , y ) é dada implicitamente pela equação f x y , z = 0 , onde f ( u , v ) é suposta diferenciável e ∂ f ∂ v u , v ≠ 0 . Verifique que

x ∂ z ∂ x + y ∂ z ∂ y = 0

Passo 1

O problema fornece uma função z = z x , y dada implicitamente pela equação f x y , z = 0 e pede para mostramos a relação

x ∂ z ∂ x + y ∂ z ∂ y = 0

Para isso, vamos partir da equação

f x y , z = 0

e tomar as derivadas com relação a x e y usando u = x / y e v = z .

Passo 2

Derivando a equação com relação a x :

∂ f ∂ u ⋅ ∂ u ∂ x + ∂ f ∂ v ⋅ ∂ v ∂ x = 0

Assim, temos que

1 y ∂ f ∂ u + ∂ f ∂ v ⋅ ∂ z ∂ x = 0 ⇒ ∂ z ∂ x = - 1 y ⋅ ∂ f ∂ u ∂ f ∂ v

Analogamente, derivando com relação a y :

∂ f ∂ u ⋅ ∂ u ∂ y + ∂ f ∂ v ⋅ ∂ v ∂ y = 0

Assim,

- x y 2 ∂ f ∂ u + ∂ f ∂ v ⋅ ∂ z ∂ y = 0 ⇒ ∂ z ∂ y = x y 2 ⋅ ∂ f ∂ u ∂ f ∂ v

Passo 3

Por fim, vamos calcular a expressão:

I = x ∂ z ∂ x + y ∂ z ∂ y

Substituindo as expressões achadas no último passo:

I = - x y ⋅ ∂ f ∂ u ∂ f ∂ v + x y ⋅ ∂ f ∂ u ∂ f ∂ v = 0

Portanto, temos que

x ∂ z ∂ x + y ∂ z ∂ y = 0

Resposta

Demonstração.

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17. Seja g dada por g x , y = x 2 + y 2 f u , v , onde u = 2 x e v = x + 2 y . Verifique que ∂ g ∂ x = 2 x f u , v + x 2 + y 2 2 ∂ f ∂ u + ∂ f ∂ v
21. Seja g t = f 3 t 2 ,t 3 ,e 2 t ; suponha ∂ f ∂ z 0 , 0,1 = 4 a) Expresse g ' t em termos das derivadas parciais de f . b) Calcule g ' 0 .
Calcule d z d t pelos dois processos descritos no exemplo 2 .c) z = ln ⁡ 1 + x 2 + y 2 , x = s e n ( 3 t ) , y = c o s ( 3 t )
23. Suponha que, para todo x , y ,f x , y ,x 2 + y 2 = 0 . Mostre que ∂ f ∂ x 1,1 , 2 = ∂ f ∂ y ( 1,1 , 2 )
11. Seja z = f ( u -v ,v - u ) . Verifique que ∂ z ∂ u + ∂ z ∂ v = 0