Exercícios Resolvidos de Introdução às Funções de Várias Variáveis, Curvas de Nível
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Determine e faça o esboço do domínio da função:
Passo 1
A questão é de domínio? Então vamos começar procurando pelas restrições! No nosso caso, aparentemente, não temos nenhuma a não ser o fato que o que está dentro da função logaritmo deve sempre ser maior que .
Assim, na função:
temos que o argumento
Passo 2
Agora é só trabalhar em cima da expressão encontrada, e ver que curva ela representa:
Passando para o outro lado ficamos com
“Hmmm ainda não estou conseguindo visualizar direito o que pode ser isso”, quando isso acontece a gente costuma a dividir os dois lados pelo número que ficou sozinho, ficamos com:
E a gente pode cortar os ’s e nas frações de e , ficando com
Passo 3
Percebe que a inequação é muito parecida com a equação de um elipsoide? Não lembra da equação do elipsoide, não tem problema! Olha ela aqui:
E encontramos
Como na equação do elipsoide, os denominadores estão elevados ao quadrado, vamos escrever nossa inequação assim também:
Ou seja, nosso , e ! E o sinal de “menor que” que nos dizer que a função existe apenas para pontos dentro do elipsoide.
Por exemplo, se pegarmos um ponto que esteja fora dele, acharemos um valor maior do que , o que torna a inequação falsa!
Passo 4
Legal, temos o nosso domínio, agora, como esboçá-lo? Para isso podemos anular uma das variáveis e encontrar a curva no plano formado pelas outras duas.
Por exemplo, anulando a variável , ou seja, fazendo , teremos:
Que representa uma elipse no plano , com seu interior preenchido (pelo sinal de “menor que”)
Passo 5
Agora, fazendo o mesmo para ,fazendo , temos a curva projetada no plano :
Perceba que é uma outra elipse, exatamente como a primeira, mas em outro plano!
Passo 6
Finalmente, anulando a variável , encontramos com que
Que é a equação de uma circunferência no plano , pois os denominadores de e possuem o mesmo valor!
Passo 7
Juntando as curvas com interior preenchido que encontramos, temos como esboçar o elipsoide! Basta desenhar cada umas dessas curvas em seus respectivos plano, e depois completar com as linhas que formariam o sólido. A gente fica com isso aqui:
Tudo que está dentro desse elipsoide é nosso domínio! Muito doido né? :P
Resposta
O domínio é todo o interior do elipsoide