Enunciado

Funções:a. f ( x , y ) = x + y b. g ( x , y ) = x y c. h ( x , y ) = 2 x 2 + y 2 Curvas:i) O semicírculo x 2 + y 2 = 4 ,   y ≥ 0 .ii) O quarto de circunferência x 2 + y 2 = 4 ,   x ≥ 0 ,   y ≥ 0 Utilize as equações paramétricas x = 2 c o s ⁡ t ,   y = 2 s e n ⁡ t .

Passo 1

Saaaalve, tranquilo? Vamos lá resolver mais uma questão juntos?! 😊

Neste exercício, precisamos encontrar os valores absolutos mínimo e máximo dada as funções sobre as curvas a seguir.Funções:a. f ( x , y ) = x + y b. g ( x , y ) = x y c. h ( x , y ) = 2 x 2 + y 2 Curvas:i. O semi-círculo x 2 + y 2 = 4 , y ≥ 0 ii. O quarto de círculo x 2 + y 2 = 4 , x ≥ 0 , y ≥ 0 Para isso, usaremos as equações paramétricas x = 2 c o s ⁡ t , y = 2 sent . Vamos lá?

Passo 2

Em primeiro lugar, temos que a derivada vale:

d f d t = ∂ f ∂ x d x d t + ∂ f ∂ y d y d t d f d t = d x d t + d y d t d f d t = - 2 s e n ⁡ t + 2 c o s ⁡ t = 0

Assim:

c o s ⁡ t = s e n ⁡ t

Ou seja x = y i. Para x 2 + y 2 = 4 , y ≥ 0 Teremos t = π 4 e x = y = 2 . Assim, chegamos ao valor f ( 2 , 2 ) = 2 2 . Nos extremos do intervalo, temos os valores f ( - 2,0 ) = - 2 , f ( 2,0 ) = 2 . Temos então um absoluto mínimo f ( - 2,0 ) = - 2 para t = π e um absoluto máximo f ( 2 , 2 ) = 2 2 quando t = π 4 .ii. Para x 2 + y 2 = 4 , x ≥ 0 , y ≥ 0 Os pontos nos extremos do intervalo valem f ( 0,2 ) = 2 , f ( 2,0 ) = 2 . Assim, temos um absoluto mínimo quando f ( 0,2 ) = 2 , f ( 2,0 ) = 2 para t = 0 , π 2 e um absoluto máximo para f ( 2 , 2 ) = 2 2 quando t = π 4 .Agora, temos que a derivada vale:

d g d t = ∂ g ∂ x d x d t + ∂ g ∂ y d y d t d g d t = y d x d t + d y d t d g d t = - 4 s e n 2 ⁡ t + 4 c o s 2 ⁡ t = 0

Levando a:

c o s ⁡ t = ± s e n ⁡ t

Ou seja x = ± y i. Para x 2 + y 2 = 4 , y ≥ 0 , obtemos x = y = 2 em t = π 4 e x = - 2 , y = 2 e m t = 3 π 4 . Temos então que os pontos resultam em g ( 2 , 2 ) = 2 , g ( - 2 , 2 ) = - 2 . Nos extremos do intervalo, encontramos g ( - 2,0 ) = g ( 2,0 ) = 0 . Logo, o absoluto mínimo ocorre em g ( - 2 , 2 ) = - 2 , quando t = 3 π 4 e 0 absoluto máximo ocorre em g ( 2 , 2 ) = 2 quando t = π 4 .

Passo 3

ii. Para x 2 + y 2 = 4 , x ≥ 0 , y ≥ 0 , os extremos resultam em g ( 0,2 ) = 0 , g ( 2,0 ) = 0 . Assim, o absoluto mínimo ocorre em g ( 2,0 ) = 0 , g ( 0,2 ) = 0 quando t = 0 , π 2 e o máximo absoluto ocorre em g ( 2 , 2 ) = 2 quando t = π 4

Passo 4

Por fim, temos que a derivada vale:

d h d t = ∂ h ∂ x d x d t + ∂ h ∂ y d y d t d h d t = 4 x d x d t + 2 y d y d t d h d t = ( 8 c o s ⁡ t ) ( - 2 s e n ⁡ t ) + ( 4 s e n ⁡ t ) ( 2 c o s ⁡ t ) d h d t = - 8 c o s ⁡ t s e n ⁡ t = 0

Temos então que os pontos são t = 0 , π 2 , π , levando aos pontos ( 2,0 ) , ( 0,2 ) , 0 ≤ t ≤ π .i. Para x 2 + y 2 = 4 , y ≥ 0 , teremos os pontos h ( 2,0 ) = 8 , h ( 0,2 ) = 4 , h ( - 2,0 ) = 8 . Assim, temos um absoluto mínimo h ( 0,2 ) = 4 quando t = π 2 . O absoluto máximo ocorre em h ( 2,0 ) = 8 , h ( - 2,0 ) = 8 quando t = 0 , π , respectivamente.

Passo 5

ii. Para x 2 + y 2 = 4 , x ≥ 0 , y ≥ 0 o absoluto mínimo ocorre em h ( 0,2 ) = 4 para quando t = π 2 e o absoluto máximo ocorre em h ( 2,0 ) = 8 para quando t = 0 .

Resposta

Resposta nos passos.

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