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Baixar para ler offline
Introduçãa
            estudodo comportamento uma de         tativa de encofituatalgoritmossemelhohtes
          funçõo     contínua sendo Íoco cen-
                                    o                                            que
                                                  aosexisLentes problemas envolviam
                                                                 pan
           tral nestaabord,agemo cálculode
                                  e               quantídades   díscretas (aquelns que cofipre-
  límite ésuap ncípalferramenta,Uma reta          errdem númercs
                                                          os         ínteíros),como ailculo do
                                                                                    o
  quecortaama cutuatorfia-se tangette
                                  sua             mdcou mmq quelevouosmatemáticos des-   a
  à medídaque aproximartos seus      pontosde     cobürosprocessos ailcwlodíferencíal,
                                                                     do                   derí-
  intersecçã,o a. curva,fazendo com que
               com                                vall.ae i tegal"para lídar comvariávekcon-
  os valores assumídos       pela função, nos     tínuas (aquelasque envolvemqu.tntídades
 pontospor ondepassaa seaante,         aprci       luito peqaenas, ítíivitesimais,oa muito
                                                                    os
  mem-se    cada vezmaís um d.ooutro.Esse         gra.ndes, quetÊndem infníto).
                                                            a.s            ao
   "deslízar'd,areta ao longoda curvafor-               Se,pot um lado, nosJaltam exemplos
  necedadosque d,escrevem comporta-
                                seu               palpáveis sua aplicaçào erperiência
                                                              de                 na
  mento.E isso consegue
                  se           atravésdo cál-     rc!idiana.               de         que
                                                             por setraLar prcresso au.xi-
' culo de límítes.                                lia.teoríctímeúte elaboração um projeto,
                                                                   a              de
       O estudo funçõu queaquí é íntrodu-
                 d,as                             por ouffo nospet"Ìniteressaltarque não há
  zídodííerencía-se etapas
                      das       aÌúeriores es-
                                          da      limitespara a e.xploraçã.o racíocí io atra-
                                                                              do
                         pot
          Matemritica tratar de
  tado d,a,                          qaa tidd-    vés da Matemátíca. Nas palavras de doís
  descontínua.s  e fião tuaisdíscreta.s, a.te -
                                      Foi         grahdes   mLtemátí.os atualídade,
                                                                         da
l. Jápref!ncâfdoo apar€clnrenro concetros
                                                                              dos           próprto5 cátc!o
                                                                                                    do
                                               nunlt€sima, er corÌìã lntenção calcLr nâprÉuca éÌeado
                                                            Kep                  de      ar          a
                                               circ! o, propÕe !ma so !ção 'nruiÌivai bâseadâ 'prtfcípiodê
                                                                                              no
                                               contn! dêde':Ìmèqnavauma nÍn dêde de Íiâig! os Éóscetes
                                               comvértcesno centÍodo    cÍc! o,.om. turas meddââproxÌma
                                                                                         de
                                               dâmente   iguà ao raio,tendoconìobatescordas   inínÌres s do
                                                                                                      mi
                                               circuo.Sendoas5             que
                                                                rn,.on. Lrtlr a áÍea cír.Lrto,
                                                                                    do         conìosoma aas
                                               áreas lnfinitos
                                                     dos         trlângulos, tavaigua à merède produio
                                                                           resLr                  do
                                               dorci ooóooê -ò.ooo I. o                                                   é
                                                                         I d do    oç   aodpo    rôpê
                                                  À d;oooroo                            oaé   oo€,dqro        órda.   o
                                                 póxirnada r.edidado rao, o5 adosde.âda Íâng! o rêm de se
                                                 aproxmêrbastânte                 qle
                                                                 deâ,oqlefazcom hâja'nf     nroírránquos
                                              b) Cà.! e a áreado circLr sê9! ndo a propoÍa de Keper ConrÈ
                                                                      o

                                                                     À                                    I
                                                                          )À      -rb
                                                                                  22t"
   "Na Matemática, â experiência
                  se                             AqLr, bases Íâng! 05 sãoas cordas cír.! o EnËo,
                                                       as     dos                       do               d
nãointervémdepois sedeuo pri-
                 que                             q!antotendei !asoma?
                                              .) Compêre teslltado
                                                          o         en.ontÌado corna fórn-ru da áÌ€ado.ír-
                                                                                           a
meiropasso, porquenãoé maispre-
          é                                      c! o quevocêconhece
cisol' oontes Mi.anda)
            de                                dl Vocêécàpèzdedes€nvolver   rãcÌocínio oqo paraLrma
                                                                                    ané              esfera
                                                 no cãsodo cálcLro se! vo Lrme?
                                                                  dô             5u9€Íao:maqine eíeÍa
                                                                                                   a
      "Não é paradoxodizer que em                con-rpoía pirãmlde5 vérlices
                                                           de         coÍì         nocenÍo dè estera ba
                                                                                                     €
 nossos  momentosmais teóricospo-                ses nunitesmaispróximas sLrpeífíce.
                                                                        dâ
                                                 Neste câpí1! vocêtrabahará
                                                            o               com o.on.eÌro det.xa de vêria
 demos   estarmaispróximos nossas
                               de
                                                 çãol Então,vèmo! os prtrneiros
                                                                 dar            passos aqui.
 aplicações maisprátic A.N.
                        as:    whitehead)
                                            2. A ètuÍado ni vedeá!!ade!mreseruatóroconìaformadeum
 conJërimos ídéíade que estacíêncíc!
             a                                 parè epipedo
                                                   e        varlo!d uíânte periodo qLre abaÍecido,
                                                                         o       em   ío         como
 tem emsí seupróprio objetode estudo.
      O coaceíto derívadaaparece
                de                   no           Alturâ    (em
                                                       daá9uâ meirôt                ob"-"çã. í"ir";;í;;i;â;
 séculaXVII descoberto Leíbníze
                           por
 Newton,quanclo cálculo estava
                  o        já      sen-       i                lJ
                                                               1,5                              :'r,o,u
                                                                                                2q hora               ]
 do desenvolvído vfutudeda pleo-
                  em                                           2,5
                                                               2,5                              3chora
                                                                                                3chora
 cupação matemritícos,
          de               comoGalileu                         zr                               +.Áóii
                                                               j                                s.noã                 l
 eKeple como conceíto quantidades
                         de
 indívísíveis.
             Ma.k taftle,o usodecoorcle-      i            rt                                   6sho.                 I
 nadasa.dotado Fermate Descartes
                por
                                                               J                                '.f."
                                              a) Qla ÍoÌocrescmênrodo nívelda     águadetie reser/atóro
                                                                                                      enÍe
 cotltribuíupara o arançoda análíse in-          oi na dá i s horâeofi na da4ehora?
rtnitusímaLÍ.cilítuda pela conjunção          b) OLranÌonírelda
                                                        o                    por
                                                                  ág!àcresceu hoÊ,en'r  médiè,nesseperíodo?
                                                        qle
                                              c) tulostÍe o cresc   mentoriédio hoÍáÍÌo a tlrè dè ágla no
                                                                                        dà
 álgebra/geometría.
                                                 r€seÍvâtóro  enireâ 1êe a 73 horanãofo ÌSUèao cÍe5cimenro
     Este tópico pode ser consíd.erado           médi ohoéri o€nÍeofnal da a e4Êhora
                                                                              l
 um elo e tre a conclasao   dafonnaçAo                  qle
                                              d) l,1ostre entÍea 5s e 7?hora, nire da ágLrâ
                                                                                o             âumento!em
                                                 médi :horára 5do ql e entr€ tê e4qhora.
                                                               ma               è
 matemátícad,oenshlomédíoe o írlícío
 daformação do ensinosuperior,    Neste     3. Estrnaseqle daqui t anos, população !ma ceriacomunlda
                                                                a      a         d€
 aryítalo serão íntrodazidas as iqter-         d€.e; d.d. oo D t..0-

prctações algebríca e geotuétrica d,o         a) Qlalé a pôpLr
                                                             âçãoatlaldessacorÌrLrn
                                                                                  dãde?
 co ceitode de vada de wmafunçã.o     e       bl Qualseíá popuâçãode5sè
                                                          a              cornLrndâdedaq! a I ànol
                                              c) Quanto essâpopuaçãô cres.erá, médiâ,
                                                                            eÌn      nessÊ leano?
suaspr imeíras lícações.
                ap                            d)Ql a será pop! ação
                                                          a         desra.om!n  dêdedâqu 2 ânos?
                                                                                         a
                                              e) QLranto essapopLrlaçãocrÊscerá, méda, dLrrante
                                                                               em                esseç
                                                                                                     2
228                                                                                       . contexto
                                                                                  MaterÌìári(à   &Aplkaçôes


      Explorando idéia de derivada
               a
   Vamosiniciar explorâçáo
              a                                      por
                         intuitivada idéiade delivddo meioda idéiade votioçAo
                                                                            deumafunção.
   Consideremosgráfìco:
               o




                                         Ì
                                                                                                              t



    Obseruemos quandoa variável
                  que,                                 porevaiatéx1", o conjuntodevalores
                                     independente "passa
                                                x                                        daÍunçâo
'passapor f{xJ e chegaatéf(x,)".chamâmos voiaçãomédiaddÍunçáonesse
                                         de                         trechoo quociente:

                                               f(x,)- f(xo)



Exemplor
                                                percorrido um ponto móvelnê55êtempo,temos
              indepêndênte o tempote S é o espãço
    Seavariável          é                               por                           que
Séfunçãodete escrevemos5 S(t),
                        -      que éa equação horáriâ ponto materialemmovimento.
                                                     do




   Entreos instantes e tl, o ponto materialse desloca s(to)até S(). A variação
                   to                                de                        médiada funçãoS nesse
1Úecho avelocidade
     oú            médiacom                               entreto e tt é dadapor:
                              que o ponto mâterialsedesloca
                                                 s(t,)- s(to)
                                             v _

    observemos   que,fìxandox./ a vâíiaçãomédiada Íu nção,rêlôtivamenteà variaçáo variável, é constante
                                                                                  da        náo
e dêpendedê xr, Assim,  tomandováriosx1 câdâvez mais   próximos , é possível
                                                                  de             (masnem sempre)   que essa
variação médiatêndâ a um determinado    valor.Ocorrêndo isso,no limite,quandox1 tende a xd a variaçáomédia
tende a um valor quê será chàmadode taxa de vaiação instantâneano ponto . À tãxa dê variâçãoinstantâneãdâ
íunçãono ponto xochamaúos de deivada daÍunçáoÍ em Íêlação variávelxno pontoxoe Íeprêsentamos
                                                               à                                     por:
                                                 . í{xJ
    Vamos       numa
        escrevêìà   lìnguãgem convenìênte.
                             mais
  ' FazendoÀx: xoêÀy: f(xr) f(), temos:
             xj            -


      Avariaçáo   dê             pela
              média umaÍunçãoédada razão:
                                      _ f(x J- f{xo) _ f(xo + Áx)- í(xol
                                 ^y
                                 Ax       Xr Xo               ax
Comoconsideramos variâôdo
                      xl       paraseaproximâr                apenas x, e a variação
                                             de, vamoschâmá-lo    de              médiada
funçãopassâ,
           entâo,a serdadapoí:

                 Ày    f(x)   f(xo) _ f(xo + Àx) f(x0) (taxa variação
                                                            de        médiada
                 Áx                         X xo       funçãono intervalo x])
                                                                        [xo,

    Assim, variação
         a                  da                                      í        àva ávelxnoponto
                  instantânea funçãoÍ no ponto xooua derivada íunção emrclação
                                                            do
xoé dadapor:

                                                f'(xo):
                                                                Âlimo^y
                                                                     Àx
                                                                                                  que
                                                                                              Dizer Ax -ì o é o
                                                                                                   que
                                                                                              mesmo drzêr r xo
                                                                                                           x
                                                           ,.    í(x) f(x^)
                                      r lx^l =         llm
                                                      x+ xo        x        xo


ou,ainda:

                                               lq!-érl                        jqll
                                    Í{xo) .limo

Exemplo:
     No casodo ponto materialemmovimento, quandotr tendea to,a velocidade
                                                                        médiapodetendera um valoÊ
limiteque daráa velocidade
                         instantânea instanteto.
                                    no
     And logd
            menre exemplo
                  ao           er          Át t
                             ânr ior.tazendo        toeÀS--S(tr) sko), Lemos:



              médiaédada pelaÍâzão:
    Avelocidade

                                                _    +
                                    _ 5(t,) s(to) s{to                                s(t")
                               ^s
                               Àt              t,    ro                       ^t)

    Comofìzemos tenderã to,podemos
              t1                        apenas
                                 chamá-lo                      médiano intervalo
                                             det, e a velocidade               detoa t1édadâ,
então,Dor:
                                                5(t)- s(to) S o + À0 S(t")
                                    ^s
                                    Àt              t-to

                   instantânea instânteto é obtida quândofazemos tenderâ to ou, equivalentêmente,
   Logo,a velocidâde         no                                 t
quandofazemos tenderâ O,Ponanto,
              Àt                              por
                                representando ,,ìa velocìdade instantânea ihstanteto,
                                                                         no            temos:

                                     v-,=            lrm        v-=     rrm -
                                         'i         r'-D               rÌ-à      Àt




                                                      ..         s(t)- 5(t")
                                              v ,,, = l l m -
                                                                   t-to
ou,âinda:
                                           .. s(t^+ Ât) - 5(t.)
                                     v,. = ltm -
                                                                       At

               então,que primeira
     Concluímos,        a        idéiade derivada umãfunçãoínum pontoxodo seudomínioé avâriação
                                                de
instantânea a funçãoÍsofÍeem relação vaíiávelxnum pontoxo.Quandoessa
           que                        à                              variáveléo tempo,a derivada
             ìnstantánea um
é â velocidade         de   ponto materialemmovimentonum deteÍminado instantet^
l. Quaéa dervadâ tunção = x3noponto = 2,
                   da         f[D                                                                             + 8Âx+ (^xl':l l5
   Resolução:
                                                                                             =        liÍn lls
   Estamos pÍocuÍando e teÍnos : 2,f[x] = x3.
                      t'(21         xo
   Então:                                                                                    =              8Àx+ r^xl'                       + Àxì
   f(xì=rl2)=23=8                                                                                                 ax            Âr+0 ^Ìf8
                        -'                                                                                                               ^x
   (xo + Àxl = ft2 +       : (2 + Lx)3  =,                                                   :        hm 8+         m
                     ^xl
   = i2 + Àx)[4 + 4^x + iÂx],] =                                                                            ^=8+0=8
   = I + 12^x+ 6[^x]'+ [Àx)3                                                                 Podernos        prob
                                                                                                   Íesolvefesse eÍna outra
                                                                                                                    de   mâneiÍa:
   Portanto:                                                                                                                                            Í
                        _'r                                                                  f f3ì = trm          ta    t"i
                                                                                                                                   m    [x':+ 2x) ]5
   fr2ì = lim r_o                t^or -                                                              xr3            x-3
                                                             ^x                                 .   x'+2x                15                  3ltx+ 5l
                                        ft2 +                ft2l                            =|lrn-=||ín                               tx
  :              lrÍn                           ^xl                                                    x-3                                  tx 3l
                                        ( 2+ L x )3 -2 3                                     :        m fx+5ì=8
   =                   ltÍn
                                                                                                 f'[3] = I
                                                                                             Logo,
   =,-                                  l + r 2^ x+6 tÁ À )':+t^xl r/                      3. Ca,cJa d"riv€da rç;o.,j      lmportoxo 0.
                                                                                                  e        aê.
                                                                  AX
                                                                                              Resolução:
   :                            _       Âín2+6^ {+t^r)'z1                                             o gúÍco daiunção = x , vern
                                                                                              Esboçándo               í[x)
          ;:t                       o                   Â1

   =                   liÍn l2+                   hÍn 6^x+                tm fò(1':=t2
       'í *- 'í ! . _ _ - - -




  Logo,f'Q)= 12.
  PodenrostaÍnbéÍn      essepfobemade ouÍâ
                 resoiver
  maneira:

  í'txJ =                               hm 'r"r              'r^or                           Í-        n
             -                      xixo              x-xí
                                                                                             ìs" r-rn
                                                                                                                    " r-"
                                                                                             Íì - Írnì
                                                                                              .,   '.',       _
                                                                                                                   Y| l- n
                                             !r                                                                          ':Il
  Í'f2 l:                             m                  '!-r=           tm   "     "=
                                    ,-2                  2              ,-2        2
                                                                                                  x     0          x-0
                                                  ^                           ^
                                    ( x- 2 )(x'+2x+A )                                              que                     g(x) = IL
                                                                                             lâ vrmos nâoexisle mte da íunçào
                                                                                                              o
  - lrÍn                                                                 =x mr[f+]+4)=
                                                (x      2)                                   quando xtendea 0,poisqLrando
                                                                                                                        xtendeâ 0 pelâ rcÈ
                                                                                                                                      d
  _                                                                                          ta esse
                                                                                                   limite igual l; quando tende 0 pelaes
                                                                                                        é     â          x     a
                    ln ' ,                   l i n 2 '             n    L -4 -q -1 -1 2
                                                                                             qu€Ída, é gua a -t.
                                                                                                    ele
   Loso, - l2
        f'(21
2. Dererminef'[3),sâbendo f[x] = x, + 2x.
                          que
   Rêsolução:
   =3
   i [xJ=ít3 ]= s 'z+2.3=15
   f(xo+ Âxl = f[3 +     = t3 + ÂxÍ + 2[3+ ÂxJ:
   = I + 6Áx+ (Âx)'z ^x]6 + 2Áx: 15+ 8^x+ [^x),
                      +

                 +
  r'[3]= liÍn Íi3 Àx) fi3)
.
Gpírulo8 lntmd!çãoàsde
                   vadas


       Comoo I m te à d reitae o imte à esqueÍda difercn-
                                               são                     siÇ= si2l= 2, 2.2+ 5= 5
       les , c onc - ho s q u e ;o p i (Ìe o | T --r.OJ s el a,       st + À0=s(2+^0 = t2+ Át),- 2[2+ + 5:
                                                                                                       ^t]
                                                                       : / + 4Lr+ - / - 2Àr+s lÀr)'z2Át+s
                                                                                                  :
                           ír1 ì - ífn ì
                                                                                 (Lt),                 +
       nào e,i).p o rif           -i-:- e, poÍú-,o. -ão êste              Portanto:
       í't01.                                                                             sit,+ À0- sttll
                                                                           v.., =    im
       Logo,nãoexste a dedvâdâ lunção
                             da      f[x] = x no                                                Àt

                                                                           =         (Ào'z+2a+d-l
                                                                               tÍn
  4- UÍnponto Ínaleral move
                      s€     sobfe             qLra
                                  lma traletóÍia                                              Át
     quer segundoequâção
                 a         hoúraS(t)= t'? 2t + 5,eÍn
                                         -                                            Àír^, + rì
     qLre é dado meÍos[rn]et é dado segundos
          S       ern                   em                                 =    m     -"-":1     :   m         lirn 2=
     [s]. DeterÍnineveocidâde pontornaterial Ìns
                   a         do              no                                                          ^l+
     tante = 2 s.
           to                                                              =A+2:2
     Resolução:
                                                                               vr!,r= 2 m/s.
                                                                           Logo,           Assim, velocdade instant€
                                                                                                a         no
     Pfecrsamos deterrninar =S' . TeÍnos
                         v
                                                                           =2séde2m/s.


        propostos
 Exercícios
                                   J
       DetenÌ a defvada íunçãol:lR Rdefrìidapor:
              ne         da                                                Umapatícu se move
                                                                                        a          sobreumatmjetófiasegundoa
                               =
       ãJl[x]= 2x+ I noPontox l;                                           equaÉohoÉria     dada xo [eÍnqu€S é dadoemÍn€'
                                                                                                 aba
       b)f(x)= x'z I no pontox- 2.
                  -                                                        trcse t é dado seglndoslDeteftnine, cada
                                                                                           ern                   em     caso,
                                                                           avelocdade pârtÍc!1a instante
                                                                                        dâ          no      indcado.
       DeterÍnine sabendo l: R > R é defnida
                f'[2].  que                poÍ
                                                                           a)S = 2t,+ l0Ì I noinstantet= s.  3
       ltxl-x3-1.
                                                                           blS - t?+ 3tnoinstantêt:    2s.
     ,r. DeteÍmnef'[]), existìÍ,
                        se       sâbendo í:lR ) lRé de
                                         que                                                                 =
                                                                           c) S = ts + t, + 2t + I noìnstantet I s.
         Ínidaporf[x] = x L                                                A aceeÍação é a varlaçâo                      v
                                                                                     a            inslanlânea veocidad€
                                                                                                             dâ
     : UÍnponto  maÌefasemove     sobr€ ú4etóÍia
                                       uma        segun                    emrelação têmpo nlm lnstante
                                                                                    ao      t               ou seja, a deÉ
                                                                                                                    é
                                                                                                         L,
         doa equação hoÍára S[t] = 2t'z I [emqueS é dado
                                      +                                    vada veocidadev nsknte
                                                                               da           no        tb:arq)= vi,,). Saben-
         emmetros€t dado seoLrndosl.
                      é     em            Detem avelo
                                               Íìe                         do queum pontomatedal velocidade
                                                                                                 tem           varláveldada
         cidâdeno ÍìstanteÌ= 3 s.                                                       =
                                                                           peiaexpressâov3t'? I, deÌeftnine acelemção,
                                                                                              +           sua           eÍn
     rj, llmapaÍtÍcula rnove InhâÍeta
                    se     €m        segundoequação
                                             â
         hoÍária = 3t + 2 [S enìmetros t ernsegundosj.
               S[t]                   e                                    âJt= ls;
         Detemnea veocidade partícu no nsÌante = 2 s
                            da     a           t                           blÌ=4s


@À
                  geométrica derivada
[;C A interpretação         da
      Jáestudamos Geometria
                em                a          da         que,dadaumarêtar, seucoefìciente
                          analítica inclinaçáo reta.Vimos                              angular


                                                             6=    Y:-Y'

em que Pl(xÌ,yr)e Pr(xr, sâodois pontosquaisquerda
                       yr)                          retaÍ.Châmandodeoo
ânguloque rforma com oeixo x, o coeficiente é a tangentedecqou seja:
                                          m
                                 m=tga


 . Considerâmos à paÍìr do eixo x, em diÌEção
                 d
   a r no sentidoanti-horário.
 . Não exìst€m quandor é paràlehao €Ìxo y.
232                                                                                         . (onrexro
                                                                                      MatemátÌo     &Aptk.çõ6

     Vejamos, agorã, que vem a seta ìncnação funçóes de curvas
                     o                              de      (ou
que as repíesentam) um deteíminado
                     em                    ponto.Intuitivamente, inclina-
                                                                a
ção de y = Í(x) em (xo,f(xJ) é à inclinaçãoda rcta tangenreem (xo,f(xo))ou
simplesmente .em




                 porexemplo, inclinação funçãof(x): x,, ou da curvaquea repíes€nta, pontoxo
      Consideremos,        ã          da                                          no




      A inclinaçãoda      édadapor:
                  secânteAB

                          f(xo I h) -t(Ç     _ txo I hrr      xá   2xoh h
                                                               -          -2xo_h
                            {xo rh) xo               h               -r'

   À medidaque B vai se apÍoximando Â, ou seja,
                                   de          quandoh vaitendendoa 0, a retaABvai se ãproximando
                                    signifÌca â inclinação f(x) : x, em vaitendendo a 2x0.
cadavezmaisda retatangentetem xo.lsso       que          de
   Numalinguagem   maisprecisa,
                              escrevemos:

                                 ,.    f(x"+ h)- f (x . ) :
                                                                  (2xo+ h) :2xo
                                                              hlimo
queé exâtamentef'(), a deíÍvadadafunçãof no pontoxo(comâ diferença
                                                                  dequeaqui(hâmamos
                                                                                  oacréscimode
h em lugardeÀx).Portanto, existindof'(xo),
                                         existÍrá íetatãngentee:
                                                a

                                                   f(xJ:tgd
que é o coeficiente
                  angularda Íetât, tangenteao gráfìco y = f{x) no ponto {xo,
                                                      de                   f(xo)).
                                                                                 Assintâ equação reta
                                                                                               da
tangent€ao gráfìcodey: f(x)no ponto   (, f(xJ)édada por:

                             ,,,.-,-   Y   f(xo)
                                                      ou:     y - Í{): f'(xo)(x xJ

Obsêrvação:Para                                   ponto,o gráficoda funçãonão podedar"salto"(não
               ôdmitirretatângenteem um determinado
podeserdescontínuonele)nemmudârbruscamente dìreção
                                            de      (formar"bíco,,)
                                                                  nesseponto,Nãoâdmitemtangen,
teem osseguintes gïáfìcos funções:
                         de
(apíülo . lntmdudoàs
          I           dêíivadas

         Retas paralelas eixoy nãotêm coefìciente
                       ao                        angular,pois m : tg 90onãoestádeÍìnido.Assim, a tangen-
                                                                                             se
    te ao gráíi(o de umafunçãonum ponto é paralela eixo y, ã funçãotambémnão admitederivadanesse
                                                  ao                                               ponto
    e dizemos  que náo exìstea tangenteao gráficopor esseponto. Sãoexemplosdissoas sêguintesfunções,nos
    pont05xo indicados:




                                                                                                                         r

      5- Deterrììineequâção Íetatângente gráÍcoda
                    â        dâ          ao                                Logo, = 2x I é a eqLrâção rctakngente
                                                                                 y                     dâ       ao
         lunção:                                                          gúÍco de f[x] = x'zno ponloxD= ]
         â)f(x) - x'? ponto = l;
                     no     xo                                         b) f[x] = x3no pontoxo= 2
         b)f(x) = x3no ponto = 2.
                            xo
         Resolução:                                                      ll2) = 23:8
         al ítxl = x'? ponto = l
                     no
            A equação rcia tangente gráfcode f(x) = x'z
                       da         ao                                    f't2l= hrqof t 2 + h l-í t 2 l
            noPonto=1édâdaPol
           y ltrl = f'o)tx rl                                                    Írr+ hìe-Á ì
            Como = l'?= l, basta
               ftll            calcular
                                     f'(11:
                              4 0 ' , !        t^ r r
           Í,r. ì
           '"y
                       t,m
                     h _ :o            h
                                                         _
                                                                         = lim [r2h+6h'?+hr]
                                                                                          h
                               (r+h )-ftD
            + f0l :                                                      =Ím     í t l2 + 6 h + h ' l
                       hlimo

                                                                         Poftanto:
                                                                         y-l(21 = íi2lix       2)ëy      8-121x   2)<)
                      ( í +2h+h"           l)                le+r)       <JY= l2x 16

            = hlì m o[ 2 + h ]= 2


            y   ftll - f'tlltx lJ {-y - I = 2tx- 1l<ì




                                                                         Logo, = 121- 166.
                                                                              y                       feta      ao
                                                                                                          tangente
                                                                                             "Ouaçâoda
                                                                         gÍáÍcodeÍ[x] = xr noPonto = 2.
                                                                                                 xo




      L Dada íunção R + R deínidâ f(x) = x'? 1,
                                 por                                 9, Dada fLrnçãolRJ lRdeínlda f(x) = 4, 6s-
I           a     f:                        +                                 a
                                                                        temlne:
                                                                                  i:            por

         a)í'12)l                                                       a)l'( 2)l

         b)a equaçâo retatangente gúncode f[x] n0
                    da          ao                                     bl a equação rctaiangente gÍáÍìco f(x) no poflo
                                                                                  da           ao       de
           Ponto = 2
234                                                                                           l,falemftkaConlexto
                                                                                                         '      &Aplìc!Õej


 10" Dada tunção r RdeÍnida f[x] : x'? 2x+ I, deteÍm a equação rera
        a      f:lR       pof        -             ne        da   rângenÌe gráfco f(x)no pon
                                                                         ao      de

 Ì ì" Dado gÉncoì
         o
                                            al det€Ímne eqLração fetatangente gÍáÍìco iunção = af no ponto
                                                      a       dâ            ao      da     ftxl

                                            bl veÍifÌque no ponto = 0 nãoexiste
                                                       que       xo             í'[0], ou selâ.   pontonãoexiste
                                                                                              nesse            a
                                                       portanto exist€ Íetatang€nte.
                                               derivada;      não    a




ffi Funçâo
         derlvada
      ConsÌderêmos funçáoÍcom domínioE e l(l C E)o conjuntode todososx pãraos quaisexiste derivada
                   uma                                                                   a
f'(x).A funçãoque â câdax € lassocia derivadaí'(x)é
                                   a               chamada funçião
                                                         de              Aexpressão Í'é dadapor:
                                                                 defivodd.         de


                                                 fO=n,'t.!IjjL:l!9.




  6. Sabendo f(xl = x'z,
            que        obtenha íunção
                             a             ou p
                                    derivada, sjnì esmentedervacla,
                                                         a       f'[x].
     Resoluçâo:

      li" t =nrt ! . , 9 a Ï A = n g ,          Il'z+ 2Nh h':]
                                                         +
                                                                   ^:l

      =hmo[2x+h]=2x

          f'(x) : 2x
      Logo,
      Sequiséssemosf'[]l,teÍíarnosí'[]l=2.1=2E.sequiséssernosf'[xi],reríanìosÍ'(xJ=2x0.

  7. Detefininedefvada função
              a       da       cosseno, sela,
                                       ou          í'[x], sabendo í[x] = cosx. Ems€guida,
                                            deÌemine            que                    deteÍmine
                                                                                               a
     equação reta
            da    tângentef[x) no ponto = a
                         a            x,

      Resol$ção:

      f'..x): liÍÌì
                      f(x + h) ftxl =
                                      lrTn
                                           costx + hl       cosx         [[cos .cos h - sen{ .senh)
                                                                              |                             cosx]
                  -                                                                          h


      = r g msx.[cosh
            ,I                         ]l        senhl
                                                   rì I [:a-
                                                                          cosh-l
                                                                               h
                                                                                         ..           ..
                                                                                         l rrn senr. l rrn
                                                                                                     h+ o
                                                                                                           senh
                                                                                       l---;íi -t-
                                                                                        ì+ o                h

      = cosx. 0 sen I : -senx
                    x.
      Logo,
          f'[x] = senx

            da           ao                    x,: a:
      Equação Íet€taìgente gúÍco def[x] no ponto
                                                                             limo ì:ï r = 0 ê uma  àplici4o
                                                                           h
      ../xì                        Jt
                          ^
                          4        2
                                                                           do limitefundamênhl
                                                                                            trigonométrìco
        4'
                                                                               ÌIto i9!Ix : I veiao capÍtuto
                                                                                                           anterioÍ
      .í,t ì                                                               h
                      "
                      4       "2
                               E
        4, /
CàDítulo lntÍodu(aoà5de,ivadd
         8'                                                                                                                          215

              a tangentegÉfco í(xl= cos nopon-
           Logo.Íeta  ao     d€       x                                   Resolução:
                                                                          "l Lerbrâ  10, que. veo.rdad";  o"" d ri..d
                                                                                                       ddda
           tox^= aé d adapol                                                 de Sttl,o! seja:
                                                                                                    stt+ h) - stÌl
           y         rtxJ= í'txoltx l <-
                                  -                                         vftì:Sftì=        hrn
                                                                             Como
           * "' - Í f(4'/= fírÍ^
                      rì                            a ì-                    str+ h) s(rl=
                                       4.'        4J                       = [2(t h]3 [r+ h] + ll [2É+ t+ ]l:
                                                                                  +    +
                                                                             = 2[t3 3t'?h 3th':+ +t+ h + I 2rl
                                                                                  +     +       h]l
                                       .tE(      nìl<+                       -t   I = 6rrh 6th,+ 2h3 h
                                                                                         +          +
                 '      "E
                         2              2       4)
                                                                                         6 f h + 6 rh ' + 2 h ' + h                        {
                                                                             vftl = lirn
                            l,         (lr"         !ãì
           <3V=
             '                   X+l                                                   h (6 t ' + 6 rh + 2 h ' + t l
                            2          l. I         2)                       :   llm

           Porcnro, = s€n e a rcta
                 f[xJ   x         procurada
                                         é                                   = liÍn f6f + 6Ìh+ 2h'?+1l = 6t?+ l

                       J , x+l -( -l t E ". ' r E ì r
                                +-
                                                                              Logo. = 6t'? l.
                                                                                  v[t]     +
           '            2        || I          2)                                      a veocidade instante: 2 s rsto
                                                                           bl PfocuÉrnos         no       I          é
                                                                              procurcmos ouv[2] Podânto:
                                                                                       S'[2]
           Veja gÉfco:
               o                                                              vl2)=6 2'1+1=25
                                                                             Logo.dêocaãd"orpd             . L l d n o ', d 1 | ê   ;
                                                                              de 25m/s.
                                                                           cl  ace           p€la             olr
                                                                                   eração dada dervadâ velocdBde,
                                                                                        é            dâ
                                                                              s€jâ, = v'[t] ÂssÍÌr
                                                                                  a[t]
                                                                             airl = v'ttl : hm r::ri:

                                                                                 .- I6tr+ hÌ + rl [6r + ]l
                                                                                                      h
                                                                                       t2th+ 6h':             fítr2r+ 6hl
                                                                                            h+0
                                                                                                            m-=
                                                                                     Ìì                                    r,
         8. llmapadícua Ínove
                        s€     sobrc trajetór obedecen
                                    uÍna      a                              = mo[]2t+ 6hJ l2t
                                                                                          =
                                                                              h
            do à equaçãohorária = 2t3+ t + I [S dâdo
                              S(t)                  €fir
            mçtros t dado seglrndosl.
                         eÍn          Determ ne:                             Logo, : ] 2t.
                                                                                  a[i)
                   e
            a) afunçâoveocldade lunção ternpo;
                               em       do                                 dlA aceleÍação instante = 3 s é dad, po v'[3]
                                                                                         no      t
                                                                             ouat3l:
            bl a velocdade p2ÍícLrlâ instante= 2 s;
                         da        no       t
                                                                             at3l=12.3=36
                      aceleração íunção ternpo;
            c) a Íunção        em       do                                   Logo, aceeração paftícula insiante : 3 s
                                                                                  a         da        no         t
            dlâ âceleração panícu no instant€= 3 s.
                         da      a          t                                é de36 m/s,.


           propostos
     Exercícios
         .. DeteÍm asíunçôes
                    ne     deÍivadas dasfunções:                       15" Usando ex€rcício
                                                                                o        anteÍoÍ,
                                                                                                determ
                                                                                                     ne
            al (xl = x3       dl rnixl = !ç
               bl ?txl = -2x'?
               c) g(x) = xr + x1
                                               elhtxl:x'?+l
                                               íl ntxl= I
                                                                           "[+) ,
                                                                           ,)h'l+.J "(+)
                                                                                                          cl s'tol



     ì .1, Usando exefcíco
                   o     anteof,deterrìrine:                                       que
                                                                       Ì E, Mostrc a dervada função:
                                                                                                da
           a)Í'Cl)       cl s't2l        el h'tol                           alf:lR ì lRdefnida f[x] : ax + b [emquea e b são
                                                                                              por
               b){'(-r)                 dl m'ta)            Íl n'(3)           númercs a I 0) é iguala
                                                                                       reas,            a;
     r         Determ asfunçôes
                        ne    derivadasdasfunções:                          bl constantefllR lRdeÍnida f[x] = k para
                                                                                          ì           pof          qLrâlquef
               a) f[x) : senx   clg[xJ=1+senx                                  x€ R.ólgua  a0;
               blh[x):2.cosx    dl {[x] = I - cosx                          cJidentdadeÍ: Rdefrndâ
                                                                                         RJ                   =
                                                                                                      pofí[x] xéigua la




I
.
                                                                                                           Mãteíníi(a Conterto
                                                                                                                            &Âo|i.âder


    [' JDerivadas algumasfunçôeselementares
                de
          Vejamos,
                 agora,como asderivâdâs âlgumas
                          sáo         de      funçõês
                                                    elementares.

    Derivada da função aÍim: f(x) : ax * b, a e lR, b € lR
          Considerando = ax + b, temos:
                     f(x)
                                   f(x     h) f(x)            à{x+h)-b-(ax-              b) _aí        ,
                                           hhí-
          Entáo:
                                                                                                                                         Í
                                                              f'(x)-   lim a-a
          Logo,podemos       que:
                      escrever
                                                    sef(x) = âx + b, entãof'(x): a
    Exemplos:
    l'q) Sef(x) = 2x + 3,entãof'(x)= 2.

    2q) Sef(x) =     :-x + 5, entãof'(x):-      ^.

    Derivadaa. funçao iUentiOaOe: - x
                               f(x)
          SenafunçãoafimdadaanteíioímentefizeÍmosâ:1eb:0,teremosafunçãoìdentidade(x)=xepodere

                                                          sef(x) : x' êntãof'(x) : l

    Derivada da função constante: Í(x) : k, k C lR
          Senafunção                    a :0e b: kteremosf'(x)a = 0.Assim,
                   aÍimf(x):ax+ b fìzermos                  :

                                                          sef(x): k entâo : 0
                                                                        f'(x)
    Exemplos:
    le) Se : 8,entãof'(x):0.
          f(x)
    2q) se(x) : 1ã, entãof'(x) o.
                             =

    Derivada da função potência com expoente natural: f(x) : x', n C lN
          ConsìdeÍemosafunçãoÍlR+lRdefinidapor(x):xi,n€lN.Aderivadadeíédadapor:
                                               ,.         f(x I h)     f(x)    ,        (x I h)"   x
                                      '-       hJ o                           h)o
                                                                 h                           h
            ndo
          Usa o desenvolvimento binômiode Newlon,temos:
                              do
                                                  n
    u'r,,' ínì" í"ì*'              -í"ìu. --...*í rìu
               0/       r/        2 /        n /  " í"ìn-
                                                        n,

            nr, " " n ì r , , " . , - . . . , í " Ì " o n
                  '-í 2/
      "                                        " r,
          Logo:


                                                                              " .n ]- "
    ri*l = l'9"'[' "."*"'.[l)*o'.... .[" i ,) " '
                                h

    =,,,' ' '
       L".             /n
                       l l trx '-...-l
                        21            n
                                           /    ô     
                                                      lh      ' l- nx
                                                    l J 'x.h" l
                                                                         I
                                                                                    '




I
f'(x) = nxn ì. Assim,
    Portanto,
                                                                                 1
                                               sef(x)= x",n € lN,entãoÍ'(x)= nx"

Exernplos:
                        =
1q)5ef(x)= t', entãoí'(x) óx5
2r) Sef(x): x'z,   f
               então (x): 2x.

Derivada da função cosseno: f(x) : 6s. x
     Noexerc[cio       7          q
               rcsolvido Ítostramos ue:

                                                           &    f'(x)=
                                                seÍ(x)= cos entáo            senx


Derivadada função seno:Í(x) : sen x
     SeÍ(x) = senx, então:
                                                                                                rhì
                                                                                              sent- J
                   t "n ( " +        t" n = ri .-                                :      llm     . -   ..os í2x+ hì | =
                                                                                                           t_
f l* l: h-o.
         ri                     l)       " n- u                                                 h2./
                                h
                                                                                                t
               Íh ì
                    2/ .                                       -.ot t
-   ti.        ,l         ti,n .orÍ '*-j        l- t .o.
    h- o       n         h-0          .   2    )          "
               t
       Logo:
                                                    sef(x) sen êntão = cos
                                                         -    x,   f'(x)  x

                                               :
Derivada produtode uma constanté umafunção:g(x) c'Í(x)
       do                      por
                        temos:
       comog(x)= c. f(x),
                                                c . Í(x hì - c f(x)      .   ctf(x+ h) í(x)l
                                                 --
s,G)=.L'1,,eg+4:I'T"                                    h               i'T"        h

 =..      I[ÌIL-J.Í4 =.. 1'1*y
       n1;,'
                                                se9(x)= c ' f(x),entãog'(x) - c Í'(x)

 Exemplos:
 1e)Se - 2 senx,entãof'(x):2
      í(x)                    cosx.
 2e)sef(x): 3. cos então
                 x,        : (-3x-senx): 3 senx,
                       f'(x)

 Derivadada Íunção logarítmica                                                       Funçã                       DêÌiv.dâ
                                                                         í(r): ax + b(a,b € R )         f'(x) = a
 natural (base e): f(x) = 1n x                                           íx)=x                          r'(x): l
       Êpossívêl      quê:
              demonstrar                                                 (x):k(keR)                     f'(x) = 0
                                                                         f({ = x" ln e lN)
                                                      l
                                           =
                      sef(x)= ?nx,êntãof'(x) ;

                                 obtidas aqui:
                                       âté                                9!t =lt!x)                    q-EI'=
                                                                                                             !li4-
          oquadro-resumo deíivadas
       Veja           das
                                                                          (x )= { n x                     =
                                                                                                        í(")
                                                                                                           +
238                                                                                              Màremi . ConteÍtoApkaçóej
                                                                                                      G         I




  9, ÉnconÍ€ equação reta
               a      da    tangente c!Na:
                                   à                         r ' l' x ì = I = í r z ì = l
                                                                                .'
     al y = xt noponto = l;
                     xo                                               ,'               2
     bly = ín x no ponto = 2
                        xo                                   Âssm, PonÌo = 2,temos:
                                                                 no    xo
     Resoluçâo:
                                                              -íí2'-1.2)r           ?)-          t ?               2'L
     al y = x5noponto = l
                     x!

        Itxl =x5=ftxJ = r(r) = 15= I                         +v=lx+fínz
                                                               '2                           lì
        f'txl = 5x4=f'trl =5 la=5
        Noponto ll, t€rnos:                                   ogo. a eq d!ào da e.d l"rgpnle: L,1d v                   fn    (
                 [],
             I        lì ^    ì-j      i.     ì-             noPontoxo=2éY= x+(?n2                            1l
        +y:5x       4
        Lagoa equâção retâ
                      da  tângente curva = x5no
                                 à     y
                                                       lO.Qualé a derivada função : x3nopontox0 2?
                                                                        da      í[x]          =
        ponio ll é y = 5x 4
               [],
      bly=lnxnopontoxo=2                                  Resolução:
        í[x] = {n x                                       Í'(x)= 3'-Í'(2) = 3.2, = 12




ijP_te[figqgqgoperatórias gqlyqse:
                        ae!
   Vejãmos,
         ãgora,     píopriedades
              ãlgumas                              que
                               operatórias derivadas, admìtiremos
                                         das                    veÍdãdeiíâs de-
                                                                          sem



Derívãda uma soma (ÕudiÍerençâ)de Íunções
        de
    Aderivada soma(oudiferença)de
              da                 duãsfunçóes iguâlàsomô{ou diferença)dàs
                                            é                          derivadas
                                                                               dessas
                                                                                    funções.
       seíe g sãofunções
Ou seja,              deriváveis pontox,
                              no        entãoÍ+ 9 (ouf g)também derivávelnesse
                                                                  é             pontoe:

                                                     =f'(x)+s'(x)
                                            (f+ s)'(x)
                                                     :f'{x)- 9'(x)
                                            (f- s)'(x)




 11. DeteÍnine sabendo
              f'[x),      que                                 Logo:
     .lrLl    7--r       d)'tl   l    ?''                    I'ixl = 3,s'tx) = 3.5x'= r5x'
     blÍ[x]=lnx      cosx elf[x):ax':+ bx+ c                  Ou,  ainda:
      cl í[x] = 3xó                                           t3x5)' 3tx5l' 3.5x4= r5xr
                                                                     =         =

      Resoluçâo:                                              Logo,  f'(xl - I 5xr
      aJf[x]=x'?+x+l                                       dl í[x) = 3x'? 2x + ]
                                                                          +
        Í'[x]= [x,+x + ]l' = [x,]'+xr + l' =                  í'txl = t3x'? 2x + ll' = t3xl' + tzx)' + l' =
                                                                            +
        :2x+l+0 :2x+l                                          =3(x1' + 2x' + 1' 3. 2x+ 2. I + 0 = 6x+ 2
                                                                                   -
        Logo, : 2x+ l
               f'[x]                                          Logo.  f'(x) = 6x + 2
      blf[x]:{n x-cosx
                                                           e)í[x]=ax'z+bx+c
        l'[x] = [{n x - cos : [fn x]' - [cos =
                           x]'              x]'
                                                             f'txl = tâx? bx + cl' = tax,l' + tbx)' + c' =
                                                                        +
                                                             = am' + bx'+ c' = â.2x + b.l +0=2ax+b
                                                                          =
                                                             Ponanto,l'[x] 2ax+ b.
        Porbnto, =
               f'tl         + s€nÀ
                                                             ObseÍvaÉo         O I opj, pnlF a o .          oa ,pld ldnqe-
                                                                                                       "r
      cl f(xl = 3x5                                                     qladrática = ax? bx + c nopofto
                                                             Ìe à turnção         f[x]   +
         Nestecaso,= 3 e g(x)= x5.
                    k                    =
                                 Então,f[x) 3. g[x]          xoé dâdo  porí'[xJ = 2axo b
                                                                                       +
Drtrl=Ì      r n" +z.co s,                                  Logo,r'()J=-           2.sen

       ru*r=[].2"-rz.*.,)'=                               I 2. Determine o co€ÍÌc angulaf reta
                                                                                €nte      da   tang€ntecLr
                                                                                                       à f-
                                                               vay = x3+ x, + x + I nopontoxo l
                                                                                             =
       =[*                                                     Resolução:
                *-;'*,''-",,'
                                                               0 coef ente
                                                                      c     angular dado í,(x0). m:
                                                                                  é     pof    Ass
                                                               ftx) = tx3 + x + ll,= tx),+ ix1,+ (x),+ 01,=
                                                                        +x,
                &,,     2,,o.'r                                =3x,+2x+t+0=3x,+2x+l
       -                                        *
           J                      :   "                        Logo
       = L                                                     Í'txJ =Í'fl) =3. l,+ 2. I + I =3 +Z+ I = 6
                                                                                                                       t
                 2 . . "n "
           3x                                                  Poriânto,co€ÍcÌ€nte af procuradoiguala
                                                                        o          angu          é     6


Derivada uÍn produtode Íunçôes
       de
    A deíivãda produto duasfunções
             do       de         é;9ualàderivada pdmeira
                                                 dã       funçãovezes segunda a primeira
                                                                     a      mais
funçãovezes derívada segunda. seja, Í e g são
           a       da      Ou     se         funções
                                                   derìváveis pontox,
                                                           no       então também derivá
                                                                         fg      é

                                            (fS)'(x):f'(x)s{x) f(,s'(x)
                                                             +
Exèmplo:
           :
     Sef(x) 2x + 1 e g(x)= xs,temos:
         =
. (fs)(x) 2x4 x3+ (fs)'(x) 8x3 3x: O
              +            =    +
. f'(x):2 e s'(x)
                :3x2
. f'(x)S(x) 2xre (x)S'(x) (2x+ 1)3x2 6x3 3x,
          =             :          =    +
. f'(x)g(x) f(x)g'(x) 2x3 6x3 3x2: 8x3 3x, O
          +         :     +   +        +
            Q               que       :
    Comparando e @,ver;ficamos (fg)'(x) f'(x)g(x) flx)g'(x).
                                                +




                                                              bl ítxl = tx, + 3x+ tlifn x)
                                                                  '['] tJ 3, I rr | í 3,                  tj í.ì.1
                                                                 = [ 2 r+ 3 ] f n r + [ x ,+ 3 (+ lì -: =

                                                                 =2x.{nx+3.{nx+x+3+-

                                                                L o q ot x l = 2 { í n 1 + 3 . (n x + ì + 3 + -
                                                                      Í


üerivaclade um quocientede funções
   A deíivâda quociente duasfunções igualàderivada numeÍadorvezes denomtnaoor
             do        de           é               do              o          menoso nu_
meradorvezes derivada denomìnador, tudo jssosobreo dênominâdor
            a       do          e                            elevado quadrado. seja, fe 9
                                                                   ao        Ou    se
         deriváveis ponto x, com g(r 10, entãoI tambémé derìvávelnesse
sãofunçóes        no                                                 ponto e


                                          í r Y,.., flx)s(x) íx)91x)
                                                           -
                                          ltl'"'-        G("t--
240                                                                                                              .
                                                                                                          Matemíka cont*to Âplkaçõe!
                                                                                                                          &

Exemploi
      Sef(x)= 3x'z x - 10 e g{x)= x - 2,parax + 2,teúos:
                 -

                             _1 10      (x-2)(3x+5)
. í1ìt'.r=                                               : : "+ s*{ !) ' 1 ,,1: 3 O
  s./                   ;    ,             x-2                      s,/
. f ' ( x) :6 x     l eg '(x)=1
. f'(x)g(x) (6x- lxx - 2): 6x':- 13x+ 2 ef(x)g'(x) (3x'z x - l0)l : 3x'z x
          :                                      :     -                                             l0
        :
. ts(x)1': (x - 2)'z: x2 4x + 4

      Logo:                                                                                                                            t
f ' ( x ) g( x) f( x) g'(x) (6x'z-13x+2) (3x': x
             -            _                                     1 0 ) _ 3 x 2 -1 2 x + 1 2      3(x' 4x + 4) : 3
                                                                                                                 @
         Is(x)]':                                                          x ' -4 x + 4

      compãrando(iD,
             (De veriticamos
                         aue        = f'(x)s(x)-f(x)s'(x)
                            llJ'rxt         ls(x)l'




             f'[x],   que:
  14. Determine sâbendo                                                                      l-{nx
                                                                                í,txl =
                                                                            Logo,
        a)ftxl -
                                                                                             sen
                                                                                               x
                     -                                                   cl ÌL* J= tgr= -
        b)(x) = IIa
        c) f[x] = tg x                                                      ,,r.. [senx]'cosx senr ' [cosx]'
        d) f[x) = cotgx                                                     '.,.             .""
        Rosolução:
                                                                               cosx.cos x - senx. I senx)
        ã)(x):

                     -                                                                               =     l.   =secrx
                                             x'tx+ll
           f ' G ) = t - --::t= tx'zÌix+ì
                                       [x + ]1'?
                                                                            Portanto, f[x] = tg x,então - seCx
                                                                                   se                 f'tx)
                  2 xCx+t)-x'?[]+01
                       [x + ])'z                 tx + rl':                                    cosx
                                                                         o lÌ L x j= c o rg x = -
                  x'z+2x          x(x+ 2)
                  [x + ]l'        tx + llz                                           [cosx]'sen x         cosx . [ser x)'

                  = *t^+1)
            rooo.rr^t(x+D.
                                                                                I senx)sen - cosx . cosx
                                                                                         x


                                                                                -sen',x- costx              sen'x +cos'x
           .,.-       t{n x)'x {n x . (x)'
           '",_               *
                                                                            = __:            = -cossec,
                                                                                                      x
                  l.x- {nx.t
                                         l-{nx
                                                                            Logo,sef[x] = cotgx, entãof'[x] =         cossec'?
                                                                                                                            x.
.
    Qpítulo6 lnÌroduçáoàsdeíivadãr                                                                         241

    Derivadada Íunção composta




        5eÍéderjvávelnopontoxegdêrivávelemf(x),entâoaíunçãocompostagoféderivávelnopontoxe:
                                                :
                                            h'(x) (s of)'{x): s,((x))f(x)
    Exêmplo:
          Dadasasfunçõesf(x)=x'z1eg(,:y,,vamoscalcular(gof)'(r,depoìsg'(f(x))í,(x)econíìrmârquesã
    . (go fxx): g(flx) = g(x,- 1) (x2 l)2: x4- 2x, + I + (goD,(x):4x3 4x
                                  -
      f'(x)- 2x
      9'íy):2y
      g'((x)): s'(x'?- 1)= 2(x'? l) : 2x? 2
                 =
    . s'(íx))í'{x) (2x'z 2)2x:4x1 - 4x
         Portanto,temos ô 0'(x)= S'(flx))í'(x).
                        (9




     15. Detem h'(x),sabendo
                  ne               que:                         bl htx) : sef iín x)
         a) h[x] : sen(2x+ rl b) h[x] = sen[dnx]                   Nestecaso,y=l[xJ  -{nx   e g(y]=seny.
         Resolução:
         al h(x)= sen(2x+ lJ                                      í'íxì= l
            Nestecaso,y f[xl = 2x + I e g(yl = seny
                          =

l           e h(x) = (g o D txl.Âsslm:
            Í'(x)= l2x+ 1)'=2
                                                                  S'[Y) cos = çes *1
                                                                      =    Y     64n

            g'(Y)= cosy = cos[2x+ 1]                                  =
            Portânto:
                                                                                =    tfnx). L= L.cost{nxl
                                                                  h'txl s'tylí'txl cos
            h'tx) : s'o/lf ixl = cos(2x+ 1) .2 =
           -2.cos[2x+]l


I
I
    Derivada da função inversa






                     queadmite
        Seíé umaíunção                         pontot comf(x)10, então:
                             inversa derivávelno
                                   eé

                                                           =
                                                  (f )'(f(x)) -f
                                                              r'IxÌ

        Ousejâ,        representada = y(x), suãinvêrsa dada
              sêâfunçáoé         pory     ã          será  porx = x(y).
                                                                      E,assimi
                                                    'I
                                          sex: x(y),      =
                                                  entãox'(y)
                                                            tGt
MaremÍkà (onreÍto ldi.àçd6
                                                                                                .        &

Exemplo:
   Afunçãof(x):3x - 6é btetiva.   existeí !, inversa Podemos
                              Logo,                deÍ,    dêteíminâr fazendo:
                                                                   f-'(x)

                                     x=3y-6+3y : x + 6 + y : + x        +2
                                                                    3
                       1
          entáo,f-r(x) :
     Temos,               + 2.
                      ãx
          vamoscalculãr compãrarf'(x)e r)'(x):
     Agora,           ê               (f
. Í(x)= 3x 6+ f'(x):3

.(f j)(x)=   x +2r(Ír)'(x)=:
           33
                       l .
     Então, ì) íx) -
          (f
                     f,(x)




 16. Sef(x) 2x+1,det€Ímner)'(yl.
            =               (f                            17. Sey= v2,6"1"-1n"derivada suanversa,
                                                                                    da
                                                                                 "
     Rêsolüçâo:                                               Rêsolução:
     y = í.a) 2x+ I =y'(xl = f'(x)= (2x+ ll' = 2
             =
                                                              y = x, .ì y,(x)= 2x

                                                                                  --        I        I       I
      6- 1 r u1 l = l
               =                                              y_,+_Vy                          -
      - - ''      Í'(xl 2                                                    -rt y t _    vt_t       2 r- Z , l;
      Deout|a  Tnane temos:
                      m,
      y = 2x+ I +y'(x) = 2
      A inversa função= 2x+ I é dada
                da       y         pof
          vl
             2

               ll
       --  v'i'l 2
           q!e,         a função= l]-1 em
      observe sedeÍivarmos     x
                                                2
      íelacão v. obteÍemosr'fvì ].
            a                =
                          -2


&
hifl Derivadas outrasfunções
             de
Função logarítmica: Í(x) : |sg. 1                                                                                     ,t'
     Recordamos sef(x) : {n x (bâse êntãof'(x)= 1. Âgoraprocuramosf'{x)quandoÍx) lo9"x.
              que,                 e),                                         -
     Fazendo mudança base,tem05l
           a       de
                              .        loq- x
                              loo x-     -" J log_ - log,ê . log"x
                                                  x
                                '"     loô ê
     Então:
                                               f(x): log"e. log"x
     Usando derivada produto,
          a        do       temos:
                                                Í'(x) = (log" e)1

     Ouseja:
qtilqq8 . Ìnrrcdução
                     às
                      deÍivadó                                                                                      243

                     f(x) : 6r
    Funçãoexponencial:
              que:
        Sabemos
                                                f(x) = ar <r x = lo9ãf(x)

       VamosderivaÍambos membros iglaldadêx - loga
                       os      da                               que
                                                  Í(x),observando o segundomembroé umafun-
    çãocomposta:
                                                 r:-f.tog"e.f' tx)
    ou seja:
                                                              f{")
                                                     f'(*): ,
                                                            lo9" e
        comof(x)= a'e               - loq-a,temos:
                             -L e
                             log.
                                               f'(x) = ar ' logêa : at ln a


                                      ''seflrdl-= ëntãof'(x)= a&,logê = ax'ln a .
                                                 al,                 a

              Se            o                 :
    Obs€rvação: considerarmoscôsoparticularf(x) €È,teremos:

                                              Í'(x)=er.lne:ex.1=ex

        Ou sejal
                                                        f'(x) : e'

                                               seÍ(x) = êx,então í{x) = er




     18, DeterÍn h'[x],sabendo
                 ne            que:                                                  2x
         âl htxl = os"tx, + rl      b) htxl = e'                       L0g0,nuJ=-           ogae.

         Resolução:
                                                                     bl h[x)= e"
         al htxl = oga + ll
                      tx,
           Ìmta-se uma
                   de     função
                               composta.
                                      Assm:                             T dtaseranoe oe - nâ'dnFo corposta.
                                                                                    n                     Assr:
            f[x]=x'z+1                                                  v=Ítxl=x'z
           sty)= os"Y                                                  sol = eY
           f'txl= 2x                                                   í'(x) = 2Y
                       ll                                              s'tyl = eY
           g'01 = -:. og"e=::--:, og.e                                 Entào,
                   y'ÌLrJ                                                     vern:
          Então,vem:                                                  h'ixl = g'tylí'txl= e!. 2x= e;' . 2x= 2xe"
           'tì - ...loq e. Í'ri - _-.log.        e.2À                 Logo, = 2xer
                                                                             h'[x]
                  ÌtYl  -          r'+l
                2x
               x':+l        -r"-



    Funçãopotênciacom expoentereal
       Já estudamos funçãopotência
                    a             com expoentenaturale vimosque,sef(x) : x^,n ë lN,entáof'(x) : nx" '
    Vamosgeneralizaesseresultado
                  r            paral
                                                h(x):x"(x>0ecr€lR)
              quel
        Sabemos
                                           er""= x (lembremos a'q b =b)
                                                           que
244                                                                                                                        .
                                                                                                                    MàretubGConÌeÍto&AdG(@s

      Então:
                                                           h(x):X"=(eh9":e"        s'

                                Considèrandoy f(x) : e.{n xe9(y) = ev,vem'
      Ìêmos aí umafunçãocomposta.              =
                                                 lg'tY; =s'
                                      f (x )-o

      Portanto:
                                                            1l
                       h(x) -gív)f'(x)-e"              o                                                           -dx'I
                                                                      "';-x"             ;-o'x'x
                                                            "t-o"
          h'(x)= ox" r,0elR.
      Logo,
      A5sìm:                                                                                                                                  Í
                                      sef(x)= r, d e lR,x > 0,entâof'(x): o,c ' (a € LR, > 0)
                                                                                       x




19. Determinederivada função:
           a        da                                                                       t^
       a) = Jx (x>O
        f(x)                              cf(xf=+
                                                                               Então:
       bl ítx) : {f                       d)hGl = ./6-                         l'lt) =        2x,     1=-2x1=-:-

       RêsoÌrção:                                                                                     2
                                                                               LogoÌlxl=               I
       a)í(x)= ./x = x'
                -!                                                             Obseve ,âo exlsÍe derlvada ponto = 0.
                                                                                    que        a        no    x
         Entâo:                                                           dl htxl = r6os x
                                 = -:x ?        ll                          TÍata-se uma
                                                                                     de    Ílnçãocornposta.
                                                                                                        AssiÍn:
         f/rxl = -:x2
                  22                                                         Y=f[x)=cosx

                                 !
                                                                                 =.t
                                                                               sor
             f'(xl =
         Logo,
                                2lx                                            Então:
                                                                               f'[x) = -sen x
         Obse've ro porÌo - 0 nio er,r,ed
               qre                        dFr[3a".
                                                                                          I

       bljtxl=iÇ=xr
         Então:                                                                Portanto:                       l
                                                                               h'ixl= s'(y)í'txl
                                                                                              =                        sen =
                                                                                                                         xl
         f ix_         . , (r                                                                                ut-t
            - l=   3                  3            I
                                                 3x3
                                                           3içt                          I
                                                                               =                  ,-..",,     =
                                 l                                                                                    2160sx
         Logo. Ì Lx J = -.
                                                                                                            senx
         Observeque no ponto x = 0 nã,aexÌsteaderyada.                                                 z!COS X



      Vamosveragora doisq uadros-resu asderivadas suâspropriedades:
                  em               mo           e



                                             (x)=k(kelR)


                                            (a,bcelR,a*0)                          f'(x)=2ax+b
                                             =ax+b(a,belB)

                                                                                       =
                                                                                   f'(x) -senx
(aDÍülo8' lnÌrodmosdêrivúas                                                                            245




                                                                     f' (x)= a' .{ n a




                                DerlvadàIndl<!d!                      (alaulâda
                                                               Dêrlvada
                               li) (f + s), (x)                      +
                                                                 f'(x) S'(x)
                                                                      rl(rl s 14
                                                                         k.f' (x)




                                                                 l           _.          I
                               6à)(fi), (, ou x : x(,




         propostos
  ExeÍcícios
 i : . Delermrne deÍivadas seguintes
                  ss    das       íunções:               .    Detemine dervadas seguntesíunções:
                                                                         as   das
       al í[x] = 100      d)(x):  xÁ                          a)ftxl:--L       cl f[x] = cotgx
      b)(t = vç +x,           elí[x]=x,,+x        4
                                                              b)(x) = I
      clr txl - x;+x   0(xl=xt    x3                                                          2x
  '18.DeteÍm asderivadas seguintes                      r,:r DeterminJ derivadas seg!intes
                                                                        as          das           íLrnções
                                                                                                        com-
              ne      das       funçôes:                     postas:
      al l[x] = 3xa            c)í[x]= l0x3+2x'?             a) h(x)= s€nx'g        dl hixl= {n ivx J
      bl ltxl = {2x' - 2x      dl ítxl = x" 1
                                                             bl htxl= logrotx':+ ll el hixl- e'""
  i g, Deterrnineas  derivadâs segLrntes
                             dâs          funçôesi
                                                             c) hS)= .,ç' + x.
       a)f(x)  = e'+ ín x + k cl í[x] = senx+ !-
       b) f(xl = cosx + a'    dl f[x) = log, x - rg x   'l'   Detemine derìvadas funçõ€s
                                                                         as        d€s         inversas se-
                                                                                                      das
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                  ã.         das           l.
                                                              aly=f(x)- i[         c]y=l[x] =x3+ 1
       a) f[x] = x3 ln x
                                                              b)y = f[x] = -x, + 2 dly = ítx): a"
       b)f(x)= [x'? x + ]l[cosx]
                    +
                                                         ' ' DeÌeÍnne as defivadas seguinies
                                                                                 dâs       f!nçôes
      cJrLxJ=vx.senx
      d) f[x] = [ax, + bx + c)(ax + b]                        altul: {i
  ' - Dere neasde tàdès segJ e" ÍLrçõe'
            n                das                              b)(xl - iF
      a)l[x):2 lnx+5 cosx                                                    I
      bl í(x) =x'? cosx k tgx                                 cl fixl = x5
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Cap.8 introdução ás derivadas

  • 1. Introduçãa estudodo comportamento uma de tativa de encofituatalgoritmossemelhohtes funçõo contínua sendo Íoco cen- o que aosexisLentes problemas envolviam pan tral nestaabord,agemo cálculode e quantídades díscretas (aquelns que cofipre- límite ésuap ncípalferramenta,Uma reta errdem númercs os ínteíros),como ailculo do o quecortaama cutuatorfia-se tangette sua mdcou mmq quelevouosmatemáticos des- a à medídaque aproximartos seus pontosde cobürosprocessos ailcwlodíferencíal, do derí- intersecçã,o a. curva,fazendo com que com vall.ae i tegal"para lídar comvariávekcon- os valores assumídos pela função, nos tínuas (aquelasque envolvemqu.tntídades pontospor ondepassaa seaante, aprci luito peqaenas, ítíivitesimais,oa muito os mem-se cada vezmaís um d.ooutro.Esse gra.ndes, quetÊndem infníto). a.s ao "deslízar'd,areta ao longoda curvafor- Se,pot um lado, nosJaltam exemplos necedadosque d,escrevem comporta- seu palpáveis sua aplicaçào erperiência de na mento.E isso consegue se atravésdo cál- rc!idiana. de que por setraLar prcresso au.xi- ' culo de límítes. lia.teoríctímeúte elaboração um projeto, a de O estudo funçõu queaquí é íntrodu- d,as por ouffo nospet"Ìniteressaltarque não há zídodííerencía-se etapas das aÌúeriores es- da limitespara a e.xploraçã.o racíocí io atra- do pot Matemritica tratar de tado d,a, qaa tidd- vés da Matemátíca. Nas palavras de doís descontínua.s e fião tuaisdíscreta.s, a.te - Foi grahdes mLtemátí.os atualídade, da
  • 2. l. Jápref!ncâfdoo apar€clnrenro concetros dos próprto5 cátc!o do nunlt€sima, er corÌìã lntenção calcLr nâprÉuca éÌeado Kep de ar a circ! o, propÕe !ma so !ção 'nruiÌivai bâseadâ 'prtfcípiodê no contn! dêde':Ìmèqnavauma nÍn dêde de Íiâig! os Éóscetes comvértcesno centÍodo cÍc! o,.om. turas meddââproxÌma de dâmente iguà ao raio,tendoconìobatescordas inínÌres s do mi circuo.Sendoas5 que rn,.on. Lrtlr a áÍea cír.Lrto, do conìosoma aas áreas lnfinitos dos trlângulos, tavaigua à merède produio resLr do dorci ooóooê -ò.ooo I. o é I d do oç aodpo rôpê À d;oooroo oaé oo€,dqro órda. o póxirnada r.edidado rao, o5 adosde.âda Íâng! o rêm de se aproxmêrbastânte qle deâ,oqlefazcom hâja'nf nroírránquos b) Cà.! e a áreado circLr sê9! ndo a propoÍa de Keper ConrÈ o À I )À -rb 22t" "Na Matemática, â experiência se AqLr, bases Íâng! 05 sãoas cordas cír.! o EnËo, as dos do d nãointervémdepois sedeuo pri- que q!antotendei !asoma? .) Compêre teslltado o en.ontÌado corna fórn-ru da áÌ€ado.ír- a meiropasso, porquenãoé maispre- é c! o quevocêconhece cisol' oontes Mi.anda) de dl Vocêécàpèzdedes€nvolver rãcÌocínio oqo paraLrma ané esfera no cãsodo cálcLro se! vo Lrme? dô 5u9€Íao:maqine eíeÍa a "Não é paradoxodizer que em con-rpoía pirãmlde5 vérlices de coÍì nocenÍo dè estera ba € nossos momentosmais teóricospo- ses nunitesmaispróximas sLrpeífíce. dâ Neste câpí1! vocêtrabahará o com o.on.eÌro det.xa de vêria demos estarmaispróximos nossas de çãol Então,vèmo! os prtrneiros dar passos aqui. aplicações maisprátic A.N. as: whitehead) 2. A ètuÍado ni vedeá!!ade!mreseruatóroconìaformadeum conJërimos ídéíade que estacíêncíc! a parè epipedo e varlo!d uíânte periodo qLre abaÍecido, o em ío como tem emsí seupróprio objetode estudo. O coaceíto derívadaaparece de no Alturâ (em daá9uâ meirôt ob"-"çã. í"ir";;í;;i;â; séculaXVII descoberto Leíbníze por Newton,quanclo cálculo estava o já sen- i lJ 1,5 :'r,o,u 2q hora ] do desenvolvído vfutudeda pleo- em 2,5 2,5 3chora 3chora cupação matemritícos, de comoGalileu zr +.Áóii j s.noã l eKeple como conceíto quantidades de indívísíveis. Ma.k taftle,o usodecoorcle- i rt 6sho. I nadasa.dotado Fermate Descartes por J '.f." a) Qla ÍoÌocrescmênrodo nívelda águadetie reser/atóro enÍe cotltribuíupara o arançoda análíse in- oi na dá i s horâeofi na da4ehora? rtnitusímaLÍ.cilítuda pela conjunção b) OLranÌonírelda o por ág!àcresceu hoÊ,en'r médiè,nesseperíodo? qle c) tulostÍe o cresc mentoriédio hoÍáÍÌo a tlrè dè ágla no dà álgebra/geometría. r€seÍvâtóro enireâ 1êe a 73 horanãofo ÌSUèao cÍe5cimenro Este tópico pode ser consíd.erado médi ohoéri o€nÍeofnal da a e4Êhora l um elo e tre a conclasao dafonnaçAo qle d) l,1ostre entÍea 5s e 7?hora, nire da ágLrâ o âumento!em médi :horára 5do ql e entr€ tê e4qhora. ma è matemátícad,oenshlomédíoe o írlícío daformação do ensinosuperior, Neste 3. Estrnaseqle daqui t anos, população !ma ceriacomunlda a a d€ aryítalo serão íntrodazidas as iqter- d€.e; d.d. oo D t..0- prctações algebríca e geotuétrica d,o a) Qlalé a pôpLr âçãoatlaldessacorÌrLrn dãde? co ceitode de vada de wmafunçã.o e bl Qualseíá popuâçãode5sè a cornLrndâdedaq! a I ànol c) Quanto essâpopuaçãô cres.erá, médiâ, eÌn nessÊ leano? suaspr imeíras lícações. ap d)Ql a será pop! ação a desra.om!n dêdedâqu 2 ânos? a e) QLranto essapopLrlaçãocrÊscerá, méda, dLrrante em esseç 2
  • 3. 228 . contexto MaterÌìári(à &Aplkaçôes Explorando idéia de derivada a Vamosiniciar explorâçáo a por intuitivada idéiade delivddo meioda idéiade votioçAo deumafunção. Consideremosgráfìco: o Ì t Obseruemos quandoa variável que, porevaiatéx1", o conjuntodevalores independente "passa x daÍunçâo 'passapor f{xJ e chegaatéf(x,)".chamâmos voiaçãomédiaddÍunçáonesse de trechoo quociente: f(x,)- f(xo) Exemplor percorrido um ponto móvelnê55êtempo,temos indepêndênte o tempote S é o espãço Seavariável é por que Séfunçãodete escrevemos5 S(t), - que éa equação horáriâ ponto materialemmovimento. do Entreos instantes e tl, o ponto materialse desloca s(to)até S(). A variação to de médiada funçãoS nesse 1Úecho avelocidade oú médiacom entreto e tt é dadapor: que o ponto mâterialsedesloca s(t,)- s(to) v _ observemos que,fìxandox./ a vâíiaçãomédiada Íu nção,rêlôtivamenteà variaçáo variável, é constante da náo e dêpendedê xr, Assim, tomandováriosx1 câdâvez mais próximos , é possível de (masnem sempre) que essa variação médiatêndâ a um determinado valor.Ocorrêndo isso,no limite,quandox1 tende a xd a variaçáomédia tende a um valor quê será chàmadode taxa de vaiação instantâneano ponto . À tãxa dê variâçãoinstantâneãdâ íunçãono ponto xochamaúos de deivada daÍunçáoÍ em Íêlação variávelxno pontoxoe Íeprêsentamos à por: . í{xJ Vamos numa escrevêìà lìnguãgem convenìênte. mais ' FazendoÀx: xoêÀy: f(xr) f(), temos: xj - Avariaçáo dê pela média umaÍunçãoédada razão: _ f(x J- f{xo) _ f(xo + Áx)- í(xol ^y Ax Xr Xo ax
  • 4. Comoconsideramos variâôdo xl paraseaproximâr apenas x, e a variação de, vamoschâmá-lo de médiada funçãopassâ, entâo,a serdadapoí: Ày f(x) f(xo) _ f(xo + Àx) f(x0) (taxa variação de médiada Áx X xo funçãono intervalo x]) [xo, Assim, variação a da í àva ávelxnoponto instantânea funçãoÍ no ponto xooua derivada íunção emrclação do xoé dadapor: f'(xo): Âlimo^y Àx que Dizer Ax -ì o é o que mesmo drzêr r xo x ,. í(x) f(x^) r lx^l = llm x+ xo x xo ou,ainda: lq!-érl jqll Í{xo) .limo Exemplo: No casodo ponto materialemmovimento, quandotr tendea to,a velocidade médiapodetendera um valoÊ limiteque daráa velocidade instantânea instanteto. no And logd menre exemplo ao er Át t ânr ior.tazendo toeÀS--S(tr) sko), Lemos: médiaédada pelaÍâzão: Avelocidade _ + _ 5(t,) s(to) s{to s(t") ^s Àt t, ro ^t) Comofìzemos tenderã to,podemos t1 apenas chamá-lo médiano intervalo det, e a velocidade detoa t1édadâ, então,Dor: 5(t)- s(to) S o + À0 S(t") ^s Àt t-to instantânea instânteto é obtida quândofazemos tenderâ to ou, equivalentêmente, Logo,a velocidâde no t quandofazemos tenderâ O,Ponanto, Àt por representando ,,ìa velocìdade instantânea ihstanteto, no temos: v-,= lrm v-= rrm - 'i r'-D rÌ-à Àt .. s(t)- 5(t") v ,,, = l l m - t-to ou,âinda: .. s(t^+ Ât) - 5(t.) v,. = ltm - At então,que primeira Concluímos, a idéiade derivada umãfunçãoínum pontoxodo seudomínioé avâriação de instantânea a funçãoÍsofÍeem relação vaíiávelxnum pontoxo.Quandoessa que à variáveléo tempo,a derivada ìnstantánea um é â velocidade de ponto materialemmovimentonum deteÍminado instantet^
  • 5. l. Quaéa dervadâ tunção = x3noponto = 2, da f[D + 8Âx+ (^xl':l l5 Resolução: = liÍn lls Estamos pÍocuÍando e teÍnos : 2,f[x] = x3. t'(21 xo Então: = 8Àx+ r^xl' + Àxì f(xì=rl2)=23=8 ax Âr+0 ^Ìf8 -' ^x (xo + Àxl = ft2 + : (2 + Lx)3 =, : hm 8+ m ^xl = i2 + Àx)[4 + 4^x + iÂx],] = ^=8+0=8 = I + 12^x+ 6[^x]'+ [Àx)3 Podernos prob Íesolvefesse eÍna outra de mâneiÍa: Portanto: Í _'r f f3ì = trm ta t"i m [x':+ 2x) ]5 fr2ì = lim r_o t^or - xr3 x-3 ^x . x'+2x 15 3ltx+ 5l ft2 + ft2l =|lrn-=||ín tx : lrÍn ^xl x-3 tx 3l ( 2+ L x )3 -2 3 : m fx+5ì=8 = ltÍn f'[3] = I Logo, =,- l + r 2^ x+6 tÁ À )':+t^xl r/ 3. Ca,cJa d"riv€da rç;o.,j lmportoxo 0. e aê. AX Resolução: : _ Âín2+6^ {+t^r)'z1 o gúÍco daiunção = x , vern Esboçándo í[x) ;:t o Â1 = liÍn l2+ hÍn 6^x+ tm fò(1':=t2 'í *- 'í ! . _ _ - - - Logo,f'Q)= 12. PodenrostaÍnbéÍn essepfobemade ouÍâ resoiver maneira: í'txJ = hm 'r"r 'r^or Í- n - xixo x-xí ìs" r-rn " r-" Íì - Írnì ., '.', _ Y| l- n !r ':Il Í'f2 l: m '!-r= tm " "= ,-2 2 ,-2 2 x 0 x-0 ^ ^ ( x- 2 )(x'+2x+A ) que g(x) = IL lâ vrmos nâoexisle mte da íunçào o - lrÍn =x mr[f+]+4)= (x 2) quando xtendea 0,poisqLrando xtendeâ 0 pelâ rcÈ d _ ta esse limite igual l; quando tende 0 pelaes é â x a ln ' , l i n 2 ' n L -4 -q -1 -1 2 qu€Ída, é gua a -t. ele Loso, - l2 f'(21 2. Dererminef'[3),sâbendo f[x] = x, + 2x. que Rêsolução: =3 i [xJ=ít3 ]= s 'z+2.3=15 f(xo+ Âxl = f[3 + = t3 + ÂxÍ + 2[3+ ÂxJ: = I + 6Áx+ (Âx)'z ^x]6 + 2Áx: 15+ 8^x+ [^x), + + r'[3]= liÍn Íi3 Àx) fi3)
  • 6. . Gpírulo8 lntmd!çãoàsde vadas Comoo I m te à d reitae o imte à esqueÍda difercn- são siÇ= si2l= 2, 2.2+ 5= 5 les , c onc - ho s q u e ;o p i (Ìe o | T --r.OJ s el a, st + À0=s(2+^0 = t2+ Át),- 2[2+ + 5: ^t] : / + 4Lr+ - / - 2Àr+s lÀr)'z2Át+s : ír1 ì - ífn ì (Lt), + nào e,i).p o rif -i-:- e, poÍú-,o. -ão êste Portanto: í't01. sit,+ À0- sttll v.., = im Logo,nãoexste a dedvâdâ lunção da f[x] = x no Àt = (Ào'z+2a+d-l tÍn 4- UÍnponto Ínaleral move s€ sobfe qLra lma traletóÍia Át quer segundoequâção a hoúraS(t)= t'? 2t + 5,eÍn - Àír^, + rì qLre é dado meÍos[rn]et é dado segundos S ern em = m -"-":1 : m lirn 2= [s]. DeterÍnineveocidâde pontornaterial Ìns a do no ^l+ tante = 2 s. to =A+2:2 Resolução: vr!,r= 2 m/s. Logo, Assim, velocdade instant€ a no Pfecrsamos deterrninar =S' . TeÍnos v =2séde2m/s. propostos Exercícios J DetenÌ a defvada íunçãol:lR Rdefrìidapor: ne da Umapatícu se move a sobreumatmjetófiasegundoa = ãJl[x]= 2x+ I noPontox l; equaÉohoÉria dada xo [eÍnqu€S é dadoemÍn€' aba b)f(x)= x'z I no pontox- 2. - trcse t é dado seglndoslDeteftnine, cada ern em caso, avelocdade pârtÍc!1a instante dâ no indcado. DeterÍnine sabendo l: R > R é defnida f'[2]. que poÍ a)S = 2t,+ l0Ì I noinstantet= s. 3 ltxl-x3-1. blS - t?+ 3tnoinstantêt: 2s. ,r. DeteÍmnef'[]), existìÍ, se sâbendo í:lR ) lRé de que = c) S = ts + t, + 2t + I noìnstantet I s. Ínidaporf[x] = x L A aceeÍação é a varlaçâo v a inslanlânea veocidad€ dâ : UÍnponto maÌefasemove sobr€ ú4etóÍia uma segun emrelação têmpo nlm lnstante ao t ou seja, a deÉ é L, doa equação hoÍára S[t] = 2t'z I [emqueS é dado + vada veocidadev nsknte da no tb:arq)= vi,,). Saben- emmetros€t dado seoLrndosl. é em Detem avelo Íìe do queum pontomatedal velocidade tem varláveldada cidâdeno ÍìstanteÌ= 3 s. = peiaexpressâov3t'? I, deÌeftnine acelemção, + sua eÍn rj, llmapaÍtÍcula rnove InhâÍeta se €m segundoequação â hoÍária = 3t + 2 [S enìmetros t ernsegundosj. S[t] e âJt= ls; Detemnea veocidade partícu no nsÌante = 2 s da a t blÌ=4s @À geométrica derivada [;C A interpretação da Jáestudamos Geometria em a da que,dadaumarêtar, seucoefìciente analítica inclinaçáo reta.Vimos angular 6= Y:-Y' em que Pl(xÌ,yr)e Pr(xr, sâodois pontosquaisquerda yr) retaÍ.Châmandodeoo ânguloque rforma com oeixo x, o coeficiente é a tangentedecqou seja: m m=tga . Considerâmos à paÍìr do eixo x, em diÌEção d a r no sentidoanti-horário. . Não exìst€m quandor é paràlehao €Ìxo y.
  • 7. 232 . (onrexro MatemátÌo &Aptk.çõ6 Vejamos, agorã, que vem a seta ìncnação funçóes de curvas o de (ou que as repíesentam) um deteíminado em ponto.Intuitivamente, inclina- a ção de y = Í(x) em (xo,f(xJ) é à inclinaçãoda rcta tangenreem (xo,f(xo))ou simplesmente .em porexemplo, inclinação funçãof(x): x,, ou da curvaquea repíes€nta, pontoxo Consideremos, ã da no A inclinaçãoda édadapor: secânteAB f(xo I h) -t(Ç _ txo I hrr xá 2xoh h - -2xo_h {xo rh) xo h -r' À medidaque B vai se apÍoximando Â, ou seja, de quandoh vaitendendoa 0, a retaABvai se ãproximando signifÌca â inclinação f(x) : x, em vaitendendo a 2x0. cadavezmaisda retatangentetem xo.lsso que de Numalinguagem maisprecisa, escrevemos: ,. f(x"+ h)- f (x . ) : (2xo+ h) :2xo hlimo queé exâtamentef'(), a deíÍvadadafunçãof no pontoxo(comâ diferença dequeaqui(hâmamos oacréscimode h em lugardeÀx).Portanto, existindof'(xo), existÍrá íetatãngentee: a f(xJ:tgd que é o coeficiente angularda Íetât, tangenteao gráfìco y = f{x) no ponto {xo, de f(xo)). Assintâ equação reta da tangent€ao gráfìcodey: f(x)no ponto (, f(xJ)édada por: ,,,.-,- Y f(xo) ou: y - Í{): f'(xo)(x xJ Obsêrvação:Para ponto,o gráficoda funçãonão podedar"salto"(não ôdmitirretatângenteem um determinado podeserdescontínuonele)nemmudârbruscamente dìreção de (formar"bíco,,) nesseponto,Nãoâdmitemtangen, teem osseguintes gïáfìcos funções: de
  • 8. (apíülo . lntmdudoàs I dêíivadas Retas paralelas eixoy nãotêm coefìciente ao angular,pois m : tg 90onãoestádeÍìnido.Assim, a tangen- se te ao gráíi(o de umafunçãonum ponto é paralela eixo y, ã funçãotambémnão admitederivadanesse ao ponto e dizemos que náo exìstea tangenteao gráficopor esseponto. Sãoexemplosdissoas sêguintesfunções,nos pont05xo indicados: r 5- Deterrììineequâção Íetatângente gráÍcoda â dâ ao Logo, = 2x I é a eqLrâção rctakngente y dâ ao lunção: gúÍco de f[x] = x'zno ponloxD= ] â)f(x) - x'? ponto = l; no xo b) f[x] = x3no pontoxo= 2 b)f(x) = x3no ponto = 2. xo Resolução: ll2) = 23:8 al ítxl = x'? ponto = l no A equação rcia tangente gráfcode f(x) = x'z da ao f't2l= hrqof t 2 + h l-í t 2 l noPonto=1édâdaPol y ltrl = f'o)tx rl Írr+ hìe-Á ì Como = l'?= l, basta ftll calcular f'(11: 4 0 ' , ! t^ r r Í,r. ì '"y t,m h _ :o h _ = lim [r2h+6h'?+hr] h (r+h )-ftD + f0l : =Ím í t l2 + 6 h + h ' l hlimo Poftanto: y-l(21 = íi2lix 2)ëy 8-121x 2)<) ( í +2h+h" l) le+r) <JY= l2x 16 = hlì m o[ 2 + h ]= 2 y ftll - f'tlltx lJ {-y - I = 2tx- 1l<ì Logo, = 121- 166. y feta ao tangente "Ouaçâoda gÍáÍcodeÍ[x] = xr noPonto = 2. xo L Dada íunção R + R deínidâ f(x) = x'? 1, por 9, Dada fLrnçãolRJ lRdeínlda f(x) = 4, 6s- I a f: + a temlne: i: por a)í'12)l a)l'( 2)l b)a equaçâo retatangente gúncode f[x] n0 da ao bl a equação rctaiangente gÍáÍìco f(x) no poflo da ao de Ponto = 2
  • 9. 234 l,falemftkaConlexto ' &Aplìc!Õej 10" Dada tunção r RdeÍnida f[x] : x'? 2x+ I, deteÍm a equação rera a f:lR pof - ne da rângenÌe gráfco f(x)no pon ao de Ì ì" Dado gÉncoì o al det€Ímne eqLração fetatangente gÍáÍìco iunção = af no ponto a dâ ao da ftxl bl veÍifÌque no ponto = 0 nãoexiste que xo í'[0], ou selâ. pontonãoexiste nesse a portanto exist€ Íetatang€nte. derivada; não a ffi Funçâo derlvada ConsÌderêmos funçáoÍcom domínioE e l(l C E)o conjuntode todososx pãraos quaisexiste derivada uma a f'(x).A funçãoque â câdax € lassocia derivadaí'(x)é a chamada funçião de Aexpressão Í'é dadapor: defivodd. de fO=n,'t.!IjjL:l!9. 6. Sabendo f(xl = x'z, que obtenha íunção a ou p derivada, sjnì esmentedervacla, a f'[x]. Resoluçâo: li" t =nrt ! . , 9 a Ï A = n g , Il'z+ 2Nh h':] + ^:l =hmo[2x+h]=2x f'(x) : 2x Logo, Sequiséssemosf'[]l,teÍíarnosí'[]l=2.1=2E.sequiséssernosf'[xi],reríanìosÍ'(xJ=2x0. 7. Detefininedefvada função a da cosseno, sela, ou í'[x], sabendo í[x] = cosx. Ems€guida, deÌemine que deteÍmine a equação reta da tângentef[x) no ponto = a a x, Resol$ção: f'..x): liÍÌì f(x + h) ftxl = lrTn costx + hl cosx [[cos .cos h - sen{ .senh) | cosx] - h = r g msx.[cosh ,I ]l senhl rì I [:a- cosh-l h .. .. l rrn senr. l rrn h+ o senh l---;íi -t- ì+ o h = cosx. 0 sen I : -senx x. Logo, f'[x] = senx da ao x,: a: Equação Íet€taìgente gúÍco def[x] no ponto limo ì:ï r = 0 ê uma àplici4o h ../xì Jt ^ 4 2 do limitefundamênhl trigonométrìco 4' ÌIto i9!Ix : I veiao capÍtuto anterioÍ .í,t ì h " 4 "2 E 4, /
  • 10. CàDítulo lntÍodu(aoà5de,ivadd 8' 215 a tangentegÉfco í(xl= cos nopon- Logo.Íeta ao d€ x Resolução: "l Lerbrâ 10, que. veo.rdad"; o"" d ri..d ddda tox^= aé d adapol de Sttl,o! seja: stt+ h) - stÌl y rtxJ= í'txoltx l <- - vftì:Sftì= hrn Como * "' - Í f(4'/= fírÍ^ rì a ì- str+ h) s(rl= 4.' 4J = [2(t h]3 [r+ h] + ll [2É+ t+ ]l: + + = 2[t3 3t'?h 3th':+ +t+ h + I 2rl + + h]l .tE( nìl<+ -t I = 6rrh 6th,+ 2h3 h + + ' "E 2 2 4) 6 f h + 6 rh ' + 2 h ' + h { vftl = lirn l, (lr" !ãì <3V= ' X+l h (6 t ' + 6 rh + 2 h ' + t l 2 l. I 2) : llm Porcnro, = s€n e a rcta f[xJ x procurada é = liÍn f6f + 6Ìh+ 2h'?+1l = 6t?+ l J , x+l -( -l t E ". ' r E ì r +- Logo. = 6t'? l. v[t] + ' 2 || I 2) a veocidade instante: 2 s rsto bl PfocuÉrnos no I é procurcmos ouv[2] Podânto: S'[2] Veja gÉfco: o vl2)=6 2'1+1=25 Logo.dêocaãd"orpd . L l d n o ', d 1 | ê ; de 25m/s. cl  ace p€la olr eração dada dervadâ velocdBde, é dâ s€jâ, = v'[t] ÂssÍÌr a[t] airl = v'ttl : hm r::ri: .- I6tr+ hÌ + rl [6r + ]l h t2th+ 6h': fítr2r+ 6hl h+0 m-= Ìì r, 8. llmapadícua Ínove s€ sobrc trajetór obedecen uÍna a = mo[]2t+ 6hJ l2t = h do à equaçãohorária = 2t3+ t + I [S dâdo S(t) €fir mçtros t dado seglrndosl. eÍn Determ ne: Logo, : ] 2t. a[i) e a) afunçâoveocldade lunção ternpo; em do dlA aceleÍação instante = 3 s é dad, po v'[3] no t ouat3l: bl a velocdade p2ÍícLrlâ instante= 2 s; da no t at3l=12.3=36 aceleração íunção ternpo; c) a Íunção em do Logo, aceeração paftícula insiante : 3 s a da no t dlâ âceleração panícu no instant€= 3 s. da a t é de36 m/s,. propostos Exercícios .. DeteÍm asíunçôes ne deÍivadas dasfunções: 15" Usando ex€rcício o anteÍoÍ, determ ne al (xl = x3 dl rnixl = !ç bl ?txl = -2x'? c) g(x) = xr + x1 elhtxl:x'?+l íl ntxl= I "[+) , ,)h'l+.J "(+) cl s'tol ì .1, Usando exefcíco o anteof,deterrìrine: que Ì E, Mostrc a dervada função: da a)Í'Cl) cl s't2l el h'tol alf:lR ì lRdefnida f[x] : ax + b [emquea e b são por b){'(-r) dl m'ta) Íl n'(3) númercs a I 0) é iguala reas, a; r Determ asfunçôes ne derivadasdasfunções: bl constantefllR lRdeÍnida f[x] = k para ì pof qLrâlquef a) f[x) : senx clg[xJ=1+senx x€ R.ólgua a0; blh[x):2.cosx dl {[x] = I - cosx cJidentdadeÍ: Rdefrndâ RJ = pofí[x] xéigua la I
  • 11. . Mãteíníi(a Conterto &Âo|i.âder [' JDerivadas algumasfunçôeselementares de Vejamos, agora,como asderivâdâs âlgumas sáo de funçõês elementares. Derivada da função aÍim: f(x) : ax * b, a e lR, b € lR Considerando = ax + b, temos: f(x) f(x h) f(x) à{x+h)-b-(ax- b) _aí , hhí- Entáo: Í f'(x)- lim a-a Logo,podemos que: escrever sef(x) = âx + b, entãof'(x): a Exemplos: l'q) Sef(x) = 2x + 3,entãof'(x)= 2. 2q) Sef(x) = :-x + 5, entãof'(x):- ^. Derivadaa. funçao iUentiOaOe: - x f(x) SenafunçãoafimdadaanteíioímentefizeÍmosâ:1eb:0,teremosafunçãoìdentidade(x)=xepodere sef(x) : x' êntãof'(x) : l Derivada da função constante: Í(x) : k, k C lR Senafunção a :0e b: kteremosf'(x)a = 0.Assim, aÍimf(x):ax+ b fìzermos : sef(x): k entâo : 0 f'(x) Exemplos: le) Se : 8,entãof'(x):0. f(x) 2q) se(x) : 1ã, entãof'(x) o. = Derivada da função potência com expoente natural: f(x) : x', n C lN ConsìdeÍemosafunçãoÍlR+lRdefinidapor(x):xi,n€lN.Aderivadadeíédadapor: ,. f(x I h) f(x) , (x I h)" x '- hJ o h)o h h ndo Usa o desenvolvimento binômiode Newlon,temos: do n u'r,,' ínì" í"ì*' -í"ìu. --...*í rìu 0/ r/ 2 / n / " í"ìn- n, nr, " " n ì r , , " . , - . . . , í " Ì " o n '-í 2/ " " r, Logo: " .n ]- " ri*l = l'9"'[' "."*"'.[l)*o'.... .[" i ,) " ' h =,,,' ' ' L". /n l l trx '-...-l 21 n / ô lh ' l- nx l J 'x.h" l I ' I
  • 12. f'(x) = nxn ì. Assim, Portanto, 1 sef(x)= x",n € lN,entãoÍ'(x)= nx" Exernplos: = 1q)5ef(x)= t', entãoí'(x) óx5 2r) Sef(x): x'z, f então (x): 2x. Derivada da função cosseno: f(x) : 6s. x Noexerc[cio 7 q rcsolvido Ítostramos ue: & f'(x)= seÍ(x)= cos entáo senx Derivadada função seno:Í(x) : sen x SeÍ(x) = senx, então: rhì sent- J t "n ( " + t" n = ri .- : llm . - ..os í2x+ hì | = t_ f l* l: h-o. ri l) " n- u h2./ h t Íh ì 2/ . -.ot t - ti. ,l ti,n .orÍ '*-j l- t .o. h- o n h-0 . 2 ) " t Logo: sef(x) sen êntão = cos - x, f'(x) x : Derivada produtode uma constanté umafunção:g(x) c'Í(x) do por temos: comog(x)= c. f(x), c . Í(x hì - c f(x) . ctf(x+ h) í(x)l -- s,G)=.L'1,,eg+4:I'T" h i'T" h =.. I[ÌIL-J.Í4 =.. 1'1*y n1;,' se9(x)= c ' f(x),entãog'(x) - c Í'(x) Exemplos: 1e)Se - 2 senx,entãof'(x):2 í(x) cosx. 2e)sef(x): 3. cos então x, : (-3x-senx): 3 senx, f'(x) Derivadada Íunção logarítmica Funçã DêÌiv.dâ í(r): ax + b(a,b € R ) f'(x) = a natural (base e): f(x) = 1n x íx)=x r'(x): l Êpossívêl quê: demonstrar (x):k(keR) f'(x) = 0 f({ = x" ln e lN) l = sef(x)= ?nx,êntãof'(x) ; obtidas aqui: âté 9!t =lt!x) q-EI'= !li4- oquadro-resumo deíivadas Veja das (x )= { n x = í(") +
  • 13. 238 Màremi . ConteÍtoApkaçóej G I 9, ÉnconÍ€ equação reta a da tangente c!Na: à r ' l' x ì = I = í r z ì = l .' al y = xt noponto = l; xo ,' 2 bly = ín x no ponto = 2 xo Âssm, PonÌo = 2,temos: no xo Resoluçâo: -íí2'-1.2)r ?)- t ? 2'L al y = x5noponto = l x! Itxl =x5=ftxJ = r(r) = 15= I +v=lx+fínz '2 lì f'txl = 5x4=f'trl =5 la=5 Noponto ll, t€rnos: ogo. a eq d!ào da e.d l"rgpnle: L,1d v fn ( [], I lì ^ ì-j i. ì- noPontoxo=2éY= x+(?n2 1l +y:5x 4 Lagoa equâção retâ da tângente curva = x5no à y lO.Qualé a derivada função : x3nopontox0 2? da í[x] = ponio ll é y = 5x 4 [], bly=lnxnopontoxo=2 Resolução: í[x] = {n x Í'(x)= 3'-Í'(2) = 3.2, = 12 ijP_te[figqgqgoperatórias gqlyqse: ae! Vejãmos, ãgora, píopriedades ãlgumas que operatórias derivadas, admìtiremos das veÍdãdeiíâs de- sem Derívãda uma soma (ÕudiÍerençâ)de Íunções de Aderivada soma(oudiferença)de da duãsfunçóes iguâlàsomô{ou diferença)dàs é derivadas dessas funções. seíe g sãofunções Ou seja, deriváveis pontox, no entãoÍ+ 9 (ouf g)também derivávelnesse é pontoe: =f'(x)+s'(x) (f+ s)'(x) :f'{x)- 9'(x) (f- s)'(x) 11. DeteÍnine sabendo f'[x), que Logo: .lrLl 7--r d)'tl l ?'' I'ixl = 3,s'tx) = 3.5x'= r5x' blÍ[x]=lnx cosx elf[x):ax':+ bx+ c Ou, ainda: cl í[x] = 3xó t3x5)' 3tx5l' 3.5x4= r5xr = = Resoluçâo: Logo, f'(xl - I 5xr aJf[x]=x'?+x+l dl í[x) = 3x'? 2x + ] + Í'[x]= [x,+x + ]l' = [x,]'+xr + l' = í'txl = t3x'? 2x + ll' = t3xl' + tzx)' + l' = + :2x+l+0 :2x+l =3(x1' + 2x' + 1' 3. 2x+ 2. I + 0 = 6x+ 2 - Logo, : 2x+ l f'[x] Logo. f'(x) = 6x + 2 blf[x]:{n x-cosx e)í[x]=ax'z+bx+c l'[x] = [{n x - cos : [fn x]' - [cos = x]' x]' f'txl = tâx? bx + cl' = tax,l' + tbx)' + c' = + = am' + bx'+ c' = â.2x + b.l +0=2ax+b = Ponanto,l'[x] 2ax+ b. Porbnto, = f'tl + s€nÀ ObseÍvaÉo O I opj, pnlF a o . oa ,pld ldnqe- "r cl f(xl = 3x5 qladrática = ax? bx + c nopofto Ìe à turnção f[x] + Nestecaso,= 3 e g(x)= x5. k = Então,f[x) 3. g[x] xoé dâdo porí'[xJ = 2axo b +
  • 14. Drtrl=Ì r n" +z.co s, Logo,r'()J=- 2.sen ru*r=[].2"-rz.*.,)'= I 2. Determine o co€ÍÌc angulaf reta €nte da tang€ntecLr à f- vay = x3+ x, + x + I nopontoxo l = =[* Resolução: *-;'*,''-",,' 0 coef ente c angular dado í,(x0). m: é pof Ass ftx) = tx3 + x + ll,= tx),+ ix1,+ (x),+ 01,= +x, &,, 2,,o.'r =3x,+2x+t+0=3x,+2x+l - * J : " Logo = L Í'txJ =Í'fl) =3. l,+ 2. I + I =3 +Z+ I = 6 t 2 . . "n " 3x Poriânto,co€ÍcÌ€nte af procuradoiguala o angu é 6 Derivada uÍn produtode Íunçôes de A deíivãda produto duasfunções do de é;9ualàderivada pdmeira dã funçãovezes segunda a primeira a mais funçãovezes derívada segunda. seja, Í e g são a da Ou se funções derìváveis pontox, no então também derivá fg é (fS)'(x):f'(x)s{x) f(,s'(x) + Exèmplo: : Sef(x) 2x + 1 e g(x)= xs,temos: = . (fs)(x) 2x4 x3+ (fs)'(x) 8x3 3x: O + = + . f'(x):2 e s'(x) :3x2 . f'(x)S(x) 2xre (x)S'(x) (2x+ 1)3x2 6x3 3x, = : = + . f'(x)g(x) f(x)g'(x) 2x3 6x3 3x2: 8x3 3x, O + : + + + Q que : Comparando e @,ver;ficamos (fg)'(x) f'(x)g(x) flx)g'(x). + bl ítxl = tx, + 3x+ tlifn x) '['] tJ 3, I rr | í 3, tj í.ì.1 = [ 2 r+ 3 ] f n r + [ x ,+ 3 (+ lì -: = =2x.{nx+3.{nx+x+3+- L o q ot x l = 2 { í n 1 + 3 . (n x + ì + 3 + - Í üerivaclade um quocientede funções A deíivâda quociente duasfunções igualàderivada numeÍadorvezes denomtnaoor do de é do o menoso nu_ meradorvezes derivada denomìnador, tudo jssosobreo dênominâdor a do e elevado quadrado. seja, fe 9 ao Ou se deriváveis ponto x, com g(r 10, entãoI tambémé derìvávelnesse sãofunçóes no ponto e í r Y,.., flx)s(x) íx)91x) - ltl'"'- G("t--
  • 15. 240 . Matemíka cont*to Âplkaçõe! & Exemploi Sef(x)= 3x'z x - 10 e g{x)= x - 2,parax + 2,teúos: - _1 10 (x-2)(3x+5) . í1ìt'.r= : : "+ s*{ !) ' 1 ,,1: 3 O s./ ; , x-2 s,/ . f ' ( x) :6 x l eg '(x)=1 . f'(x)g(x) (6x- lxx - 2): 6x':- 13x+ 2 ef(x)g'(x) (3x'z x - l0)l : 3x'z x : : - l0 : . ts(x)1': (x - 2)'z: x2 4x + 4 Logo: t f ' ( x ) g( x) f( x) g'(x) (6x'z-13x+2) (3x': x - _ 1 0 ) _ 3 x 2 -1 2 x + 1 2 3(x' 4x + 4) : 3 @ Is(x)]': x ' -4 x + 4 compãrando(iD, (De veriticamos aue = f'(x)s(x)-f(x)s'(x) llJ'rxt ls(x)l' f'[x], que: 14. Determine sâbendo l-{nx í,txl = Logo, a)ftxl - sen x - cl ÌL* J= tgr= - b)(x) = IIa c) f[x] = tg x ,,r.. [senx]'cosx senr ' [cosx]' d) f[x) = cotgx '.,. ."" Rosolução: cosx.cos x - senx. I senx) ã)(x): - = l. =secrx x'tx+ll f ' G ) = t - --::t= tx'zÌix+ì [x + ]1'? Portanto, f[x] = tg x,então - seCx se f'tx) 2 xCx+t)-x'?[]+01 [x + ])'z tx + rl': cosx o lÌ L x j= c o rg x = - x'z+2x x(x+ 2) [x + ]l' tx + llz [cosx]'sen x cosx . [ser x)' = *t^+1) rooo.rr^t(x+D. I senx)sen - cosx . cosx x -sen',x- costx sen'x +cos'x .,.- t{n x)'x {n x . (x)' '",_ * = __: = -cossec, x l.x- {nx.t l-{nx Logo,sef[x] = cotgx, entãof'[x] = cossec'? x.
  • 16. . Qpítulo6 lnÌroduçáoàsdeíivadãr 241 Derivadada Íunção composta 5eÍéderjvávelnopontoxegdêrivávelemf(x),entâoaíunçãocompostagoféderivávelnopontoxe: : h'(x) (s of)'{x): s,((x))f(x) Exêmplo: Dadasasfunçõesf(x)=x'z1eg(,:y,,vamoscalcular(gof)'(r,depoìsg'(f(x))í,(x)econíìrmârquesã . (go fxx): g(flx) = g(x,- 1) (x2 l)2: x4- 2x, + I + (goD,(x):4x3 4x - f'(x)- 2x 9'íy):2y g'((x)): s'(x'?- 1)= 2(x'? l) : 2x? 2 = . s'(íx))í'{x) (2x'z 2)2x:4x1 - 4x Portanto,temos ô 0'(x)= S'(flx))í'(x). (9 15. Detem h'(x),sabendo ne que: bl htx) : sef iín x) a) h[x] : sen(2x+ rl b) h[x] = sen[dnx] Nestecaso,y=l[xJ -{nx e g(y]=seny. Resolução: al h(x)= sen(2x+ lJ í'íxì= l Nestecaso,y f[xl = 2x + I e g(yl = seny = l e h(x) = (g o D txl.Âsslm: Í'(x)= l2x+ 1)'=2 S'[Y) cos = çes *1 = Y 64n g'(Y)= cosy = cos[2x+ 1] = Portânto: = tfnx). L= L.cost{nxl h'txl s'tylí'txl cos h'tx) : s'o/lf ixl = cos(2x+ 1) .2 = -2.cos[2x+]l I I Derivada da função inversa queadmite Seíé umaíunção pontot comf(x)10, então: inversa derivávelno eé = (f )'(f(x)) -f r'IxÌ Ousejâ, representada = y(x), suãinvêrsa dada sêâfunçáoé pory ã será porx = x(y). E,assimi 'I sex: x(y), = entãox'(y) tGt
  • 17. MaremÍkà (onreÍto ldi.àçd6 . & Exemplo: Afunçãof(x):3x - 6é btetiva. existeí !, inversa Podemos Logo, deÍ, dêteíminâr fazendo: f-'(x) x=3y-6+3y : x + 6 + y : + x +2 3 1 entáo,f-r(x) : Temos, + 2. ãx vamoscalculãr compãrarf'(x)e r)'(x): Agora, ê (f . Í(x)= 3x 6+ f'(x):3 .(f j)(x)= x +2r(Ír)'(x)=: 33 l . Então, ì) íx) - (f f,(x) 16. Sef(x) 2x+1,det€Ímner)'(yl. = (f 17. Sey= v2,6"1"-1n"derivada suanversa, da " Rêsolüçâo: Rêsolução: y = í.a) 2x+ I =y'(xl = f'(x)= (2x+ ll' = 2 = y = x, .ì y,(x)= 2x -- I I I 6- 1 r u1 l = l = y_,+_Vy - - - '' Í'(xl 2 -rt y t _ vt_t 2 r- Z , l; Deout|a Tnane temos: m, y = 2x+ I +y'(x) = 2 A inversa função= 2x+ I é dada da y pof vl 2 ll -- v'i'l 2 q!e, a função= l]-1 em observe sedeÍivarmos x 2 íelacão v. obteÍemosr'fvì ]. a = -2 & hifl Derivadas outrasfunções de Função logarítmica: Í(x) : |sg. 1 ,t' Recordamos sef(x) : {n x (bâse êntãof'(x)= 1. Âgoraprocuramosf'{x)quandoÍx) lo9"x. que, e), - Fazendo mudança base,tem05l a de . loq- x loo x- -" J log_ - log,ê . log"x x '" loô ê Então: f(x): log"e. log"x Usando derivada produto, a do temos: Í'(x) = (log" e)1 Ouseja:
  • 18. qtilqq8 . Ìnrrcdução às deÍivadó 243 f(x) : 6r Funçãoexponencial: que: Sabemos f(x) = ar <r x = lo9ãf(x) VamosderivaÍambos membros iglaldadêx - loga os da que Í(x),observando o segundomembroé umafun- çãocomposta: r:-f.tog"e.f' tx) ou seja: f{") f'(*): , lo9" e comof(x)= a'e - loq-a,temos: -L e log. f'(x) = ar ' logêa : at ln a ''seflrdl-= ëntãof'(x)= a&,logê = ax'ln a . al, a Se o : Obs€rvação: considerarmoscôsoparticularf(x) €È,teremos: Í'(x)=er.lne:ex.1=ex Ou sejal f'(x) : e' seÍ(x) = êx,então í{x) = er 18, DeterÍn h'[x],sabendo ne que: 2x âl htxl = os"tx, + rl b) htxl = e' L0g0,nuJ=- ogae. Resolução: bl h[x)= e" al htxl = oga + ll tx, Ìmta-se uma de função composta. Assm: T dtaseranoe oe - nâ'dnFo corposta. n Assr: f[x]=x'z+1 v=Ítxl=x'z sty)= os"Y sol = eY f'txl= 2x í'(x) = 2Y ll s'tyl = eY g'01 = -:. og"e=::--:, og.e Entào, y'ÌLrJ vern: Então,vem: h'ixl = g'tylí'txl= e!. 2x= e;' . 2x= 2xe" 'tì - ...loq e. Í'ri - _-.log. e.2À Logo, = 2xer h'[x] ÌtYl - r'+l 2x x':+l -r"- Funçãopotênciacom expoentereal Já estudamos funçãopotência a com expoentenaturale vimosque,sef(x) : x^,n ë lN,entáof'(x) : nx" ' Vamosgeneralizaesseresultado r paral h(x):x"(x>0ecr€lR) quel Sabemos er""= x (lembremos a'q b =b) que
  • 19. 244 . MàretubGConÌeÍto&AdG(@s Então: h(x):X"=(eh9":e" s' Considèrandoy f(x) : e.{n xe9(y) = ev,vem' Ìêmos aí umafunçãocomposta. = lg'tY; =s' f (x )-o Portanto: 1l h(x) -gív)f'(x)-e" o -dx'I "';-x" ;-o'x'x "t-o" h'(x)= ox" r,0elR. Logo, A5sìm: Í sef(x)= r, d e lR,x > 0,entâof'(x): o,c ' (a € LR, > 0) x 19. Determinederivada função: a da t^ a) = Jx (x>O f(x) cf(xf=+ Então: bl ítx) : {f d)hGl = ./6- l'lt) = 2x, 1=-2x1=-:- RêsoÌrção: 2 LogoÌlxl= I a)í(x)= ./x = x' -! Obseve ,âo exlsÍe derlvada ponto = 0. que a no x Entâo: dl htxl = r6os x = -:x ? ll TÍata-se uma de Ílnçãocornposta. AssiÍn: f/rxl = -:x2 22 Y=f[x)=cosx ! =.t sor f'(xl = Logo, 2lx Então: f'[x) = -sen x Obse've ro porÌo - 0 nio er,r,ed qre dFr[3a". I bljtxl=iÇ=xr Então: Portanto: l h'ixl= s'(y)í'txl = sen = xl f ix_ . , (r ut-t - l= 3 3 I 3x3 3içt I = ,-..",, = l 2160sx Logo. Ì Lx J = -. senx Observeque no ponto x = 0 nã,aexÌsteaderyada. z!COS X Vamosveragora doisq uadros-resu asderivadas suâspropriedades: em mo e (x)=k(kelR) (a,bcelR,a*0) f'(x)=2ax+b =ax+b(a,belB) = f'(x) -senx
  • 20. (aDÍülo8' lnÌrodmosdêrivúas 245 f' (x)= a' .{ n a DerlvadàIndl<!d! (alaulâda Dêrlvada li) (f + s), (x) + f'(x) S'(x) rl(rl s 14 k.f' (x) l _. I 6à)(fi), (, ou x : x(, propostos ExeÍcícios i : . Delermrne deÍivadas seguintes ss das íunções: . Detemine dervadas seguntesíunções: as das al í[x] = 100 d)(x): xÁ a)ftxl:--L cl f[x] = cotgx b)(t = vç +x, elí[x]=x,,+x 4 b)(x) = I clr txl - x;+x 0(xl=xt x3 2x '18.DeteÍm asderivadas seguintes r,:r DeterminJ derivadas seg!intes as das íLrnções com- ne das funçôes: postas: al l[x] = 3xa c)í[x]= l0x3+2x'? a) h(x)= s€nx'g dl hixl= {n ivx J bl ltxl = {2x' - 2x dl ítxl = x" 1 bl htxl= logrotx':+ ll el hixl- e'"" i g, Deterrnineas derivadâs segLrntes dâs funçôesi c) hS)= .,ç' + x. a)f(x) = e'+ ín x + k cl í[x] = senx+ !- b) f(xl = cosx + a' dl f[x) = log, x - rg x 'l' Detemine derìvadas funçõ€s as d€s inversas se- das ':i gu ntesfunções: DeLernre de Naoês segur'ìtes !òFs: ã. das l. aly=f(x)- i[ c]y=l[x] =x3+ 1 a) f[x] = x3 ln x b)y = f[x] = -x, + 2 dly = ítx): a" b)f(x)= [x'? x + ]l[cosx] + ' ' DeÌeÍnne as defivadas seguinies dâs f!nçôes cJrLxJ=vx.senx d) f[x] = [ax, + bx + c)(ax + b] altul: {i ' - Dere neasde tàdès segJ e" ÍLrçõe' n das b)(xl - iF a)l[x):2 lnx+5 cosx I bl í(x) =x'? cosx k tgx cl fixl = x5