˜
                                 QUESTOES


1 Determine os limites.

                  9−t                                   1     4
(a) (1,0) lim       √ .               (b) (1,0) lim       − 2   .
           t→9   3− t                            x→2   x−2 x −4
                 sen 3y
(c) (1,0) lim           .
          y→0    sen 4y

    Resolu¸˜o:
          ca

    (a) Uma vez que temos uma indetermina¸˜o do tipo 0 , ent˜o poderemos usar,
                                         ca          0
                                                            a
    nesse caso, a Regra de L’Hospital. Assim temos

           9−t            −1           1       √
    lim      √ . = lim 1 (−1/2) = lim 1 = lim 2 t = 6
    t→9   3− t     t→9 − t        t→9 √   t→9
                        2             2 t

    Outro m´todo de se resolver esta quest˜o ´ da seguinte forma:
            e                             a e
                                     √                         √
         9−t         9−t         3+ t            (9 − t) × (3 + t)
    lim     √ = lim      √ ×         √ = lim
    t→9 3 −   t t→9 3 − t        3+ t        t→9       (9 − t)
            9−t             √
    ⇒ lim      √ = lim(3 + t) = 6.
       t→9 3 −  t t→9



                                       1
(b)

                    1     4                        1           4
            lim       − 2                = lim         −
            x→2    x−2 x −4                x→2   x − 2 (x − 2)(x + 2)
                                                 (x + 2) − 4           (x − 2)
                                         = lim                = lim
                                           x→2 (x − 2)(x + 2)   x→2 (x − 2)(x + 2)
                                                  1       1
                                         = lim         = .
                                           x→2 (x + 2)    4


     (c)Uma vez que temos uma indetermina¸˜o do tipo 0 , ent˜o poderemos usar,
                                         ca          0
                                                            a
     nesse caso, a Regra de L’Hospital. Assim temos
                                     3 × lim (cos 3y)
         sen 3y       (cos 3y) × 3       y→0            3
     lim        = lim              =                  =
     y→0 sen 4y   y→0 (cos 4y) × 4   4 × lim (cos 4y)   4
                                                    y→0

     Ou
                                             sen 3y
                           3sen 3y      3 lim
            sen 3y           3y         y→0    3y     3
     lim           =   lim 4sen 4y   =              =
     y→0    sen 4y     y→0                   sen 4y   4
                             4y        4 lim
                                         y→0   4y
                                          
                                           1 + x2 se x < 1
 2 - (1,0) - Verifique se a fun¸˜o f (x) =
                              ca                            ´ cont´
                                                            e     ınua ou descon-
                                              −5 se x ≥ 1
t´
 ınua em a = 1.

   Resolu¸˜o: Temos que
         ca

             lim f (x) = lim (−5) = −5 e lim f (x) = lim (1 + x2 ) = 2.
                                            −           −
            x→1+            +
                           x→1                      x→1     x→1



   Uma vez que, lim f (x) = lim f (x) ⇒ lim f (x) n˜o existe. Logo, f ´ descont´
                               −
                                                   a                  e        ınua
                   +
                   x→1            x→1               x→1
em a = 1.

3 Diferencie a fun¸˜o.
                  ca

                           (x2 + 1)4                                      1 + sen x
 (a) (1,0) G(x) =                          .              (b) (1,0) y =             .
                       (2x + 1)3 (3x − 1)5                                x + cos x
 (c) (1,0) F (x) = (2x3 + x)4 .

     Resolu¸˜o:
           ca

     (a) Para encontrarmos a derivada dessa fun¸˜o utilizaremos o m´todo da difer-
                                               ca                  e
     encia¸˜o logar´
          ca       ıtmica. Assim, temos:

                                                2
(x2 + 1)4
    G(x) =
                 (2x + 1)3 (3x − 1)5

    Tomemos o logaritmo natural em ambos os lados desta equa¸˜o e usando as
                                                            ca
    Leis do Logaritmo para simplificar temos

    ln G(x) = 4ln (x2 + 1) − [3ln (2x + 1) + 5ln (3x − 1)]

    Diferenciando-se implicitamente em rela¸˜o a x temos:
                                           ca

      1                                 1               1              1
          G (x) =             4×           × 2x − 3 ×        ×2 − 5×        ×3
     G(x)                          x2   +1            2x + 1         3x − 1
        G (x)              8x     6      15                                       8x     6      15
    ⇒         =                −      −                        ⇒ G (x) = G(x)×        −      −
        G(x)             x2 + 1 2x + 1 3x − 1                                    x2+ 1 2x + 1 3x − 1
                             (x2 + 1)4                   8x     6      15
    ⇒ G (x) =                                                −      −
                         (2x + 1)3 (3x − 1)5           x2 + 1 2x + 1 3x − 1

    OBS.: Tamb´m podemos resolver esta quest˜o utilizando a Regra do Quociente.
              e                             a

                     (x + cos x)cos x − (1 + sen x)(1 − sen x)   xcos x + cos2 x − (1 − sen2 x)
    (b) y =                                                    =
                                    (x + cos x)2                          (x + cos x)2
                 xcos x + cos2 x − 1 + sen2 x
    ⇒y =                                      .
                         (x + cos x)2

    Uma vez que sen2 x + cos2 x = 1. Assim temos,
            xcos x − 1 + 1      xcos x
    y =                 2
                           =
             (x + cos x)     (x + cos x)2

    (c) F (x) = 4(2x3 + x)3 (6x2 + 1)


4 Calcule as integrais:

                                            1
(a) (1,0)            ex + x3 + 2x2 +             dx.
                                            x

(b) (1,0)        x cos x dx.

                 1    √
(c) (1,0)            x 1 − x dx.
             0

    Resolu¸˜o:
          ca
                                        1                   x4 2 3
    (a)          ex + x3 + 2x2 +                dx = ex +     + x + ln |x| + C
                                        x                   4  3

    (b)      x cos x dx.


                                                       3
Integraremos por partes. Sejam u = x e dv = cos x dx. Da´ temos que: du = dx
                                                        ı
e v = sen x. Segue que

     x cos x dx = xsen x −                 sen x dx = xsen x + cos x + C

             1    √
(c)              x 1 − x dx.
         0

Utilizaremos aqui a regra da substitui¸˜o. Seja u = 1 − x, da´ temos que
                                      ca                     ı
du = −dx ⇒ dx = −du e x = 1 − u. Os novos limites de integra¸˜o s˜o:
                                                            ca a
quando x = 0 ⇒ u = 1 e quando x = 1 ⇒ u = 0.

Assim temos
     1    √                      0          √                1
                                                                            1/2
                                                                                               1
         x 1 − x dx = −              (1 − u) u du = − −          (1 − u)u         du   =           (u1/2 −
 0                              1                            0                             0
                       3/2     5/2     1                     1
                      u     u                  2 3/2 2 5/2           2 2  4
u3/2 ) du =               −     ]          =     u − u           =    − =
                      3/2   5/2        0       3     5       0       3 5  15




                                                  4

Gabarito ap3 calculo 1

  • 1.
    ˜ QUESTOES 1 Determine os limites. 9−t 1 4 (a) (1,0) lim √ . (b) (1,0) lim − 2 . t→9 3− t x→2 x−2 x −4 sen 3y (c) (1,0) lim . y→0 sen 4y Resolu¸˜o: ca (a) Uma vez que temos uma indetermina¸˜o do tipo 0 , ent˜o poderemos usar, ca 0 a nesse caso, a Regra de L’Hospital. Assim temos 9−t −1 1 √ lim √ . = lim 1 (−1/2) = lim 1 = lim 2 t = 6 t→9 3− t t→9 − t t→9 √ t→9 2 2 t Outro m´todo de se resolver esta quest˜o ´ da seguinte forma: e a e √ √ 9−t 9−t 3+ t (9 − t) × (3 + t) lim √ = lim √ × √ = lim t→9 3 − t t→9 3 − t 3+ t t→9 (9 − t) 9−t √ ⇒ lim √ = lim(3 + t) = 6. t→9 3 − t t→9 1
  • 2.
    (b) 1 4 1 4 lim − 2 = lim − x→2 x−2 x −4 x→2 x − 2 (x − 2)(x + 2) (x + 2) − 4 (x − 2) = lim = lim x→2 (x − 2)(x + 2) x→2 (x − 2)(x + 2) 1 1 = lim = . x→2 (x + 2) 4 (c)Uma vez que temos uma indetermina¸˜o do tipo 0 , ent˜o poderemos usar, ca 0 a nesse caso, a Regra de L’Hospital. Assim temos 3 × lim (cos 3y) sen 3y (cos 3y) × 3 y→0 3 lim = lim = = y→0 sen 4y y→0 (cos 4y) × 4 4 × lim (cos 4y) 4 y→0 Ou sen 3y 3sen 3y 3 lim sen 3y 3y y→0 3y 3 lim = lim 4sen 4y = = y→0 sen 4y y→0 sen 4y 4 4y 4 lim y→0 4y   1 + x2 se x < 1 2 - (1,0) - Verifique se a fun¸˜o f (x) = ca ´ cont´ e ınua ou descon-  −5 se x ≥ 1 t´ ınua em a = 1. Resolu¸˜o: Temos que ca lim f (x) = lim (−5) = −5 e lim f (x) = lim (1 + x2 ) = 2. − − x→1+ + x→1 x→1 x→1 Uma vez que, lim f (x) = lim f (x) ⇒ lim f (x) n˜o existe. Logo, f ´ descont´ − a e ınua + x→1 x→1 x→1 em a = 1. 3 Diferencie a fun¸˜o. ca (x2 + 1)4 1 + sen x (a) (1,0) G(x) = . (b) (1,0) y = . (2x + 1)3 (3x − 1)5 x + cos x (c) (1,0) F (x) = (2x3 + x)4 . Resolu¸˜o: ca (a) Para encontrarmos a derivada dessa fun¸˜o utilizaremos o m´todo da difer- ca e encia¸˜o logar´ ca ıtmica. Assim, temos: 2
  • 3.
    (x2 + 1)4 G(x) = (2x + 1)3 (3x − 1)5 Tomemos o logaritmo natural em ambos os lados desta equa¸˜o e usando as ca Leis do Logaritmo para simplificar temos ln G(x) = 4ln (x2 + 1) − [3ln (2x + 1) + 5ln (3x − 1)] Diferenciando-se implicitamente em rela¸˜o a x temos: ca 1 1 1 1 G (x) = 4× × 2x − 3 × ×2 − 5× ×3 G(x) x2 +1 2x + 1 3x − 1 G (x) 8x 6 15 8x 6 15 ⇒ = − − ⇒ G (x) = G(x)× − − G(x) x2 + 1 2x + 1 3x − 1 x2+ 1 2x + 1 3x − 1 (x2 + 1)4 8x 6 15 ⇒ G (x) = − − (2x + 1)3 (3x − 1)5 x2 + 1 2x + 1 3x − 1 OBS.: Tamb´m podemos resolver esta quest˜o utilizando a Regra do Quociente. e a (x + cos x)cos x − (1 + sen x)(1 − sen x) xcos x + cos2 x − (1 − sen2 x) (b) y = = (x + cos x)2 (x + cos x)2 xcos x + cos2 x − 1 + sen2 x ⇒y = . (x + cos x)2 Uma vez que sen2 x + cos2 x = 1. Assim temos, xcos x − 1 + 1 xcos x y = 2 = (x + cos x) (x + cos x)2 (c) F (x) = 4(2x3 + x)3 (6x2 + 1) 4 Calcule as integrais: 1 (a) (1,0) ex + x3 + 2x2 + dx. x (b) (1,0) x cos x dx. 1 √ (c) (1,0) x 1 − x dx. 0 Resolu¸˜o: ca 1 x4 2 3 (a) ex + x3 + 2x2 + dx = ex + + x + ln |x| + C x 4 3 (b) x cos x dx. 3
  • 4.
    Integraremos por partes.Sejam u = x e dv = cos x dx. Da´ temos que: du = dx ı e v = sen x. Segue que x cos x dx = xsen x − sen x dx = xsen x + cos x + C 1 √ (c) x 1 − x dx. 0 Utilizaremos aqui a regra da substitui¸˜o. Seja u = 1 − x, da´ temos que ca ı du = −dx ⇒ dx = −du e x = 1 − u. Os novos limites de integra¸˜o s˜o: ca a quando x = 0 ⇒ u = 1 e quando x = 1 ⇒ u = 0. Assim temos 1 √ 0 √ 1 1/2 1 x 1 − x dx = − (1 − u) u du = − − (1 − u)u du = (u1/2 − 0 1 0 0 3/2 5/2 1 1 u u 2 3/2 2 5/2 2 2 4 u3/2 ) du = − ] = u − u = − = 3/2 5/2 0 3 5 0 3 5 15 4