Enunciado

Verifique que a função satisfaz as três hipóteses do Teorema de Rolle no intervalo dado. Então, encontre todos os números c que satisfazem à conclusão do Teorema de Rolle.

f x = sin ⁡ 2 π x ,     - 1,1

Passo 1

E aí! tudo certinho?

Nesse problema foi dada a função

f x = sin ⁡ 2 π x

E nosso objetivo é verificar que essa função satisfaz o Teorema de Rolle no intervalo - 1,1 .

Após a verificação também temos que determinar os valores de c que satisfazem o teorema.

Tem ideia de como fazemos isso?

Primeiro vamos lembrar o que é esse teorema de Rolle!

Então vamos verificar se f é contínua e derivável no intervalo - 1,1 analisando o domínio de f e f ' .

Tambem vamos verificar se f - 1 = f 1 e por último, vamos fazer f ' = 0 para obter os valores de c .

Bora lá!

Passo 2

Se f x = sin ⁡ 2 π x , podemos afirmar que o seu domínio são todos os valores do conjunto dos reais pois f é uma função s i n , então x admite qualquer valor.

Dessa forma, o quesito 1 do Teorema de Rolle é satisfeito.

Derivando a função f pela regra da cadeia, vamos obter

f ' x = d 2 π x d x · d sin ⁡ u d u = 2 π cos ⁡ u

f ' x = 2 π cos ⁡ 2 π x

Analisando a função f ' , vemos que pelo mesmo motivo da função f , o domínio de f ' tambem são todos os números reais...

Logo, o quesito 2 do Teorema de Rolle foi satisfeito.

O quesito 3 diz que f a = f b , nesse caso, nosso intervalo de análise é - 1,1 , então temos que verificar se f - 1 = f 1 .

f - 1 = f 1

sin ⁡ 2 π - 1 = sin ⁡ 2 π 1

sin ⁡ - 2 π = sin ⁡ 2 π

0 = 0

Com isso vemos que os três quesitos do Teorema de Rolle são satisfeitos para f x !

Tranquilo até aqui?

Passo 3

Agora temos que determinar os valores de x = c que satisfazem f ' c = 0 ...

Igualando f ' = 0 e substituindo x por c , temos

f ' x = 2 π cos ⁡ 2 π x

2 π cos ⁡ 2 π c = 0

Podemos dividir os dois lados por 2 π para eliminar esse termo no lado esquerdo...

cos ⁡ 2 π c = 0

2 π c = arccos ⁡ 0

arccos ⁡ 0 resulta em um conjunto de valores dados por π 2 + π n , onde n são os valores inteiros...

2 π c = π 2 + π n

c = 1 + 2 n 4

Agora temos que encontrar os valores de c que estão dentro do intervalo - 1,1 ...

Para n = - 2 , n = - 1 , n = 0 e n = 1 , temos

c = ± 1 4

c = ± 3 4

E esses são os valores de c que satisfazem o Teorema de Rolle!

E aí! entendeu tudo? Responde Aí!

Resposta

Satisfaz o teorema de Rolle pois, c = ± 1 4 ,   ± 3 4 quando ( - 1,1 ) .

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