Enunciado

Utilize a Regra da Cadeia para determinar as derivadas parciais indicadas.

z = x 2 + x y 3 ,

x = u v 2 + w 3

y = u + v e w

∂ z ∂ u   ; ∂ z ∂ v   ; ∂ z ∂ w

Quando u = 2   ; v = 1   ; w = 0

Passo 1

Oie, tudo bem? Vou te ajudar a resolver essa atividade. Aqui temos algo bem direto a fazer, queremos encontrar as derivadas parciais:

∂ z ∂ u   ; �� z ∂ v   ; ∂ z ∂ w

Sendo que temos aqui em mãos equações parametrizadas, sendo assim deveremos utilizar a regra da cadeia para que possamos derivar corretamente.

A regra da cadeia para as nossas derivadas são:

∂ z ∂ u = ∂ z ∂ x ⋅ ∂ x ∂ u + ∂ z ∂ y ⋅ ∂ y ∂ u

∂ z ∂ v = ∂ z ∂ x ⋅ ∂ x ∂ v + ∂ z ∂ y ⋅ ∂ y ∂ v

∂ z ∂ w = ∂ z ∂ x ⋅ ∂ x ∂ w + ∂ z ∂ y ⋅ ∂ y ∂ w

Temos que nossa função e suas parametrizações são:

z = x 2 + x y 3

x = u v 2 + w 3

y = u + v e w

Agora é partir para as derivações:

Passo 2

Vamos começar então com as derivadas parciais de z , vamos calcular z x e z y :

z = x 2 + x y 3

Derivando em relação a x :

z x = 2 x + y 3

Agora derivando em relação a y :

z y = 3 y 2 x

Agora a gente vai encontrar as derivadas das parametrizações:

x = u v 2 + w 3

Primeiro vamos com x u :

x u = v 2

Agora a gente vai atras de x v :

x v = 2 v u

E por último, x w :

x w = 3 w 2

Agora vamos fazer o mesmo com:

y = u + v e w

Primeiro vamos de y u :

y u = 1

Agora vamos de y v :

y v = e w

E por último, y w :

y w = v e w

Passo 3

Agora vamos montar as derivadas antes de substituirmos os valores:

∂ z ∂ u = ∂ z ∂ x ⋅ ∂ x ∂ u + ∂ z ∂ y ⋅ ∂ y ∂ u

z x = 2 x + y 3

x u = v 2

z y = 3 y 2 x

y u = 1

Colocando as derivadas que encontramos:

z u = 2 x + y 3 ⋅ v 2 + 3 y 2 x ⋅ 1

Agora para as outras derivadas:

∂ z ∂ v = ∂ z ∂ x ⋅ ∂ x ∂ v + ∂ z ∂ y ⋅ ∂ y ∂ v

temos então:

z x = 2 x + y 3

x v = 2 v u

z y = 3 y 2 x

y v = e w

Temos substituindo:

z v = 2 x + y 3 ⋅ 2 v u + 3 y 2 x ⋅ e w

E agora por último:

z x = 2 x + y 3

x w = 3 w 2

z y = 3 y 2 x

y w = v e w

Podemos então substituir:

∂ z ∂ w = ∂ z ∂ x ⋅ ∂ x ∂ w + ∂ z ∂ y ⋅ ∂ y ∂ w

z w = 2 x + y 3 3 w 2 + 3 y 2 x v e w

Passo 4

Agora a gente substitui e calcula:

z u = 2 x + y 3 ⋅ v 2 + 3 y 2 x ⋅ 1

u = 2   ; v = 1   ; w = 0

Substituindo:

z u = 2 x + y 3 1 + 3 y 2 x

Sabendo que:

x = u v 2 + w 3 = 2 1 = 2

y = u + v e w = 2 + 1 = 3

z u = 4 + 27 + 27 2 = 85

Agora é fazer o mesmo para as outras:

z v = 2 x + y 3 ⋅ 2 v u + 3 y 2 x ⋅ e w

z v = 2 2 + 3 3 4 + 3 9 2 1

z v = 178

E por último:

z w = 2 x + y 3 3 w 2 + 3 y 2 x v e w

z w = 2 2 + 3 3 ( 3 ⋅ 0 + 3 9 2 1 1

z w = 54

Resposta

∂ z ∂ u = 85

∂ z ∂ v = 178

∂ z ∂ w = 54

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Use a Regra da Cadeia para encontrar a derivada parcial indicada. T = v 2 u + v u = p q r v = p q r ∂ T ∂ p; ∂ T ∂ q; ∂ T ∂ r Quando: p = 2; q = 1; r = 4