Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 1 - 5ª Edição - James Stewart- Ed: 5º - Capítulo 2.5 - Ex. 53
- Prove que a equação tem pelo menos uma raiz real. (b) Use recursos gráficos para encontrar a raiz correta até a terceira casa decimal
53.
Passo 1
Olá, meu querido aluno. Pronto para aprender mais um pouco sobre cálculo?
Veja bem, mas veja bem o que iremos fazer aqui. Precisamos provar que a questão dada tem pelo menos uma raiz real, isso é, um valor de que zero a função.
O teorema do valor intermediário diz o seguinte:
Suponha que seja contínua em um intervalo fechado e seja um número qualquer entre e , em que . Existe um número em tal que .
Resumindo, a gente precisa escolher um intervalo , onde o nosso número , que no nosso caso é zero está entre:
E, com isso, provamos que existe um valor , que está entre , e esse valor é a raiz da função.
Passo 2
A função , é contínua em todo o seu domínio. Isso acontece, pois, nossa função é um polinômio, e todos os polinômios são contínuos em todo o seu domínio.
Nosso objetivo então é descobrir dois valores de tais que o esteja entre eles:
Então, o nosso objetivo é encontrar tal que:
Isso quer dizer que precisamos de um ponto da função menor que zero e outro ponto maior que zero.
Veja a nossa função, ela tem um termo elevado a potência, ele termo irá crescer substancialmente mais que os outros termos da função, sendo assim, não é difícil encontrarmos um ponto maior que zero.
Vamos testar para :
Agora vamos pensar em um valor menor do que zero. Veja que o nosso termo elevado a quinta potência é um termo ímpar, sendo assim, ao elevarmos um valor negativo a uma potência ímpar teremos um valor negativo, e agora termo a quinta potência irá diminuir muito mais rapidamente do que os outros termos da função.
Vamos testar para :
Então encontramos nossos pontos, sendo assim, temos um raiz real entre esses pontos.
Passo 3
Quando e , temos um intervalo em que o está contido entre eles, como é contínua, podemos afirmar que existe um valor para o qual , e esse valor está entre
Utilizando do GeoGebra, vamos encontrar a raiz:
Raiz, pelo método gráfico é
Resposta
Raiz, pelo método gráfico é