Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 1 - 5ª Edição - James Stewart- Ed: 5º - Capítulo 4.6 - Ex. 20
Use um sistema algébrico computacional para fazer o gráfico de e encontre e . Utilize os gráficos dessas derivadas para estimas os intervalos de crescimento, valores extremos, intervalos de concavidade e pontos de inflexão de .
Passo 1
Vamos derivar a função duas vezes usando um programa, obtendo e . Depois iremos olhar a primeira derivada pra estimar os intervalos de crescimento e decrescimento e os valores extremos. Finalmente, vamos estimar os intervalos de concavidade e os pontos de inflexão usando o gráfico de .
Passo 2
Utilizando um programa, temos as derivadas de :
Os gráficos de , e são então construídos:
Passo 3
Agora vamos usar o gráfico de para estimar os intervalo de crescimento e decrescimento da função. A função é crescente quando é positivo e decrescente quando é negativo. Olhando o gráfico, temos positivo, e consequentemente função crescente, no intervalo:
E temos negativo e função decrescente no intervalo:
Os máximos e mínimos locais ocorrem quando dentro do intervalo. A derivada só zera uma vez, em , onde temos um mínimo local (que também é o mínimo global da função):
Como não há outros pontos onde a derivada zera, não temos máximos locais.
Passo 4
Pelo gráfico de , estimamos os intervalos de concavidade e pontos de inflexão. Temos concavidade para cima quando é positivo, e concavidade para baixo quando é negativo. O intervalo onde temos positivo e concavidade para cima é:
E temos negativo e concavidade pra baixo nos intervalos:
Os pontos de inflexão ocorrem quando a função muda de concavidade, ou seja, muda de sinal. Isso ocorre quando . Os pontos de inflexão são então:
Resposta
Intervalos de crescimento:
Intervalos de decrescimento:
Máximos locais:
Mínimos locais: Nenhum
Intervalos de concavidade para cima:
Intervalos de concavidade para baixo:
Pontos de inflexão: