Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 2 - 8ª Edição - James Stewart- Ed: 8º - Capítulo 13.3 - Ex. 31
Em que ponto a curva tem curvatura máxima? O que acontece com a curvatura quando ?
Passo 1
Bom dia, boa tarde e boa noite meu caro e amado aluno. Partiu mais uma resolução?!
Para achar a curvatura de uma função podemos usar a fórmula
Então dada a função:
Como podemos achar a curvatura em função de com a fórmula de .
Para acharmos a curvatura máxima de uma função, deveremos derivar essa função e igualá-la a zero. O valor da variável que torna essa derivada nula é o valor que torna nossa curvatura máxima.
Então podemos derivar e igualar a e assim descobriremos qual o valor de torna nossa função máxima.
Passo 2
Como a derivada da exponencial é ela mesma,
Substituindo na fórmula
Como a exponencial é sempre positiva, podemos tirar ela do módulo
Passo 3
Derivando usando a regra do quociente:
Simplificando o numerador:
Igualando a para achar o ponto crítico, aqui iremos começar a descobrir qual o valor de torna nossa função máxima:
Quando igualamos uma fração a , seu numerador tem que ser igual a , já que o denominador não pode ser zero:
Dividindo por :
Aplicando o logaritmo em ambos os lados pra cancelar a exponencial:
Utilizando da propriedade :
Ainda utilizando da mesma propriedade:
Para saber o ponto, precisamos saber também o :
Substituindo o que encontramos:
Então o ponto é
Passo 4
Para conferir se esse é um ponto de máximo, podemos comparar o valor da curvatura em um ponto antes e um após.
Então podemos usar como ponto anterior e como superior.
Calculando no ponto crítico:
Utilizando a propriedade de em conjunto com
Realizando a soma no denominador:
Reescrevendo em forma de potência fracionada:
Simplificando:
Calculando nos outros pontos:
Então e , logo é realmente um ponto de máximo.
Passo 5
Para saber o que acontece quando , vamos calcular o limite
Colocando em evidência
Retirando-o da potência:
Simplificando com o numerador:
Então quando a curvatura vai pra e a função tende a ter um comportamento de reta.
Resposta
Com , .