Encontre o vetor gradiente da função no ponto dado. Depois, esboce o gradiente junto com a curva de nível que passa pelo ponto: (b) ,

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos a função e o ponto . O objetivo é encontrar o vetor gradiente dessa função no ponto dado e depois desenhar (ou descrever) o gradiente junto com a curva de nível que passa por esse ponto. Vamos precisar saber o que é o gradiente e como calcular curvas de nível para resolver isso.

Passo 2

**O que é o vetor gradiente?** O vetor gradiente de uma função é um vetor que aponta na direção de maior crescimento da função e sua magnitude indica a taxa de variação nessa direção. Matemáticamente, é dado por: Então, para encontrar o gradiente da função , precisamos calcular as derivadas parciais em relação a e .

Passo 3

**Calculando as derivadas parciais:** Vamos derivar em relação a e depois em relação a . 1. Derivada parcial em relação a : 2. Derivada parcial em relação a : Então, o vetor gradiente é:

Passo 4

**Avaliando o gradiente no ponto :** Substituímos e na expressão do gradiente: Portanto, o vetor gradiente no ponto é .

Passo 5

**Curva de nível que passa pelo ponto :** A curva de nível é onde a função é constante. Para encontrar a curva que passa por , calculamos: Então, a equação da curva de nível é: Essa é uma parábola que se abre para cima, deslocada 1 unidade para baixo.

Resposta

O vetor gradiente da função no ponto é . A curva de nível que passa por esse ponto é .

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