1.1 Domínios e Regiões
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- Zilda Ramires Macedo
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1 1.1 Domínios e Regiões 1.1A Esboce o conjunto R do plano R 2 dada abaixo e determine sua fronteira. Classi que R em: aberto, fechado, itado, compacto, ou conexo. (a) R = (x; y) 2 R 2 ; jxj 1; 0 y (b) R = (x; y) 2 R 2 ; x 0 e x 2 + y 2 < 1 (c) R =]1; 2[[0; +1[ (d) R = (x; y) 2 R 2 ; 1 < x 2 + y 2 2 (e) R = (x; y) 2 R 2 ; 4 < x 2 < 9 (f) R = (x; y) 2 R 2 ; 0 < x e 1 y 2 (g) R = (x; y) 2 R 2 ; x < y (h) R = (x; y) 2 R 2 ; jxj 1; 1 y < 2 (i) R = (x; y) 2 R 2 ; 4x 2 + y 2 9 (k) R = [0; 1] [1; 2] (j) R = f(x; y) 2 R 2 ; sen x y cos x; 0 x =4g (l) R = f(x; y) 2 R 2 ; jxj + jyj 1g (m) R = (x; y) 2 R 2 ; 1 x 2 y 2 (n) R = f(x; y) 2 R 2 ; x 2 + y 2 1 y < 0g (o) R = (x; y) 2 R 2 ; x 3 < y (p) R = (x; y) 2 R 2 ; jxj 2 e 1 < x 2 + y 2 (q) R = f(x; y) 2 R 2 ; x 2 < y 2 g (r) R = (x; y) 2 R 2 ; jxj + jyj 2 e 1 < x 2 + y 2 1.1B Esboce a região R = f(x; y) 2 R 2 ; x 2 + y 2 1 [(x 1) 2 + y 2 1] < 0g; veri que que ela é aberta e determine sua fronteira. 1.1C Em cada caso determine e represente gra camente o domínio da função z = f (x; y). (a) z = p y x 2 + p 2x y (b) z = (jxj jyj) 1=2 (c) 4x 2 + y 2 + z 2 = 1; z 0 (d) z = ln 1 4x 2 y 2 =9 (e) z = p ln (x 2 + y 2 3) (f) z = x exp (y) ln x (g) z = arccos (y x) (h) z = p (x 3) (y 2) (i) z = arcsin [x= (x y)] p s 4 x 2 y (j) z = p 2 x 2 1 x y (k) z = x 2 + y 2 1 y 2 (l) z = 1 sen x sen y 1.1D Em cada caso esboce algumas curvas de nível função z = f (x; y), de modo a obter uma visualização do seu grá co.
![x e 1 y 2 (g) R = (x; y) 2 R 2 ; x < y (h) R = (x; y) 2 R 2 ; jxj 1; 1 y < 2 (i) R = (x; y) 2 R 2 ; 4x 2 + y 2 9 (k) R = [0; 1] [1; 2] (j) R = f(x; y) 2 R 2 ; sen x y cos x; 0 x =4g (l) R = f(x; y) 2](/docs-images/41/2314091/images/page_1.jpg "R 2 ; jxj + jyj 1g (m) R = (x; y) 2 R 2 ; 1 x 2 y 2 (n) R = f(x; y) 2 R 2 ; x 2 + y 2 1 y < 0g (o) R = (x; y) 2 R 2 ; x 3 < y (p) R = (x; y) 2 R 2 ; jxj 2 e 1 < x 2 + y 2 (q) R = f(x; y) 2 R 2 ; x 2")
2 2 CÁLCULO VÁRIAS VARIÁVEIS MARIVALDO P. MATOS (a) z = x 2 + y 2 (b) z = p x 2 + y 2 (c) z = x 2 + y 2 1 (d) z = ln 1 + x 2 + y 2 (e) z = x + y (f) z = sen (x y) (g) z = jxj jyj (h) z = 8 x 2 2y (i) z = 2x x 2 + y 2 1 (j) z = xy (k) z = p 9 x 2 y 2 (l) z = p 1 x 2 =4 y 2 =9 (m) z = jxj + jyj (n) z = x + y 2 (o) z = x y 2 1.1E Identi que e esboce a curva de nível da função z = 2y 4x 3 que passa no ponto P (1; 2). Observe o comportamento da função ao longo da tangente que passa no ponto P: 1.1F Identi que as superfícies de nível da função w = x 2 + y 2 + z 2, nos níveis 0, 1 e 2. P (1; 1; 1) : 1.1G Identi que a superfície de nível da função w = x 2 + y 2 z 2 que passa no ponto 1.1H Esboce o grá co da função z = f (x; y) dada por: (a) f (x; y) = 3 (b) f (x; y) = x (c) f (x; y) = 1 x y (d) f (x; y) = sen y (e) f (x; y) = exp( p x 2 + y 2 ) (f) f (x; y) = 3 x 2 y 2 (g) f (x; y) = p x 2 y 2 (h) f (x; y) = p 16 x 2 16y 2 (i) f (x; y) = x 2 + y 2 1=2 (j) f (x; y) = 1 x 2 (k) f (x; y) = log( p x 2 + y 2 ) (l) f (x; y) = sen(x 2 + y 2 ): 1.1I Descreva as superfícies de nível da função w = f (x; y; z) : (a) f (x; y; z) = x + 3y + 5z (b) f (x; y; z) = x 2 + 3y 2 + 5z 2 (c) f (x; y; z) = x 2 y 2 + z 2 (d) f (x; y; z) = x 2 y 2 : 1.2 Limite e Continuidade 1.2A Considere f : R 2! R de nida por: f (x; y) = 2xy x 2 ; se (x; y) 6= (0; 0) e f (0; 0) = 0: + y2 Mostre que: f (1 + x; 1) f (1; 1) f (0; y) f (0; 0) = 0 e = 0: x y 1.2B Em cada caso, mostre que a função z = f (x; y) não tem ite quando (x; y)! (0; 0) :
3 COMPLEMENTOS & EXERCÍCIOS CAMPOS ESCALARES 3 (a) z = (e) z = (i) z = x3 + y 3 x 2 + y x + y x 2 + y 2 (b) z = xy2 x 2 + y 4 (f) z = x x 2 + y 2 (c) z = jxj x y 3 (d) z = x p x 2 + y 2 (g) z = xy 2x 2 + 3y 2 x 6 xy (x y) (x 3 + y 2 ) 2 (h) z = x 4 + y 4 (j) z = x2 y 2 x 3 + y 3 (k) z = x2 y 2 x 2 + y 2 (l) z = x4 + y 2 + 2xy 3 (x 2 + y 2 ) 2 : 1.2C Veri que que a função f (x; y; z) = x2 + y 2 z 2 x 2 + y 2 não tem ite na origem. + z2 1.2D Calcule os seguintes ites: (a) ln (xy + 1) x!1 (d) 1 cos p xy sen x sen y (g) z sen (x 2 y 2 + z 2 ) 1=2 z!0 (b) y 2 1 sen x x (e) arctg (y=x) x!2 y!2 (h) x! 2 y!4 y p x 3 + 2y (c) (f) sen (xy) sen x sen y exp sen x 2 y + cos y cos (xy) (i) [x cos (y=4) + 1] 2=3 x!1 y! (a) 1.2E Use a de nição de ite e prove que: x!1 y!3 (d) x!1 y!1 z!1 (g) x!1 (2x + 3y) = 11 (b) x!1 y!2 (2x + y + z) = 4 (e) x!2 y!3 x 2 1 = 0 (h) z!0 x 3 + y 3 (j) x 2 + y 2 = 0 1.2F Mostre que: 1 cos p xy (a) x (k) x!1 y! 2 = 0 (b) 3x 2 + y = 5 (c) x!1 y!1 2x 2 y 2 = 1 (f) x!3 y! 1 y 3 + xz 2 x 2 + y 2 + z 2 = 0 (i) x 2 + y 2 = 2 x 2 + y 2 4x + 2y = 4 (x + y) sen (1=x) = 0 x 2 y 2 2 (x 1) 2 (y 2) = 3 (l) x!1 3 (x 1) (y 2) 2 = 0 y!2 sen x 2 + y 2 1 cos p = 2 (c) x 2 + y2 jxj + jyj x 2 + y 2 = 1: 1.2G Mostre que as funções f (x; y) = xy xy2 e g (x; y) = y x3 x 2 não têm ite na origem. y2 1.2H Considere a função f : R 2 n f(0; 0)g! R de nida por f (x; y) = 3x4 y 4 (x 4 + y 2 ) 3. Calcule os ites de f (x; y) quando (x; y)! (0; 0), ao longo dos seguintes caminhos: (a) eixo x; (b) reta y = x; (c) curva y = x 2 : A função f tem ite na origem? Por quê?
4 4 CÁLCULO VÁRIAS VARIÁVEIS MARIVALDO P. MATOS 1.2I Veri que se a função z = f (x; y) é contínua no ponto P 0 indicado. (a) z = p 25 x 2 y 2 ; P 0 ( 3; 4) (b) z = exp ( xy) ln 7 + x 2 2y ; P 0 (0; 0) (c) z = xy x 2 + y 2 ; P 0 (0; 0) (d) z = xy y 2x ; se y 6= 2x e f (x; 2x) = 1; P 0 (1; 2) 1.2J Identi que a função z = f (x; y) como combinação de funções elementares do cálculo e deduza que ela é contínua em seu domínio. (a) f (x; y) = p xy (b) f (x; y) = 4x2 y 2 (d) f (x; y) = 2x y (c) f (x; y) = x y 2 1 3x2 y x 2 + y 2 (e) f (x; y) = arcsen (y=x) (f) f (x; y) = ln (xy 2) 1.2K Discuta a continuidade das seguintes funções: (a) f (x; y) = x2 y 2 ; se x 6= y e f (x; x) = 1 x y (b) f (x; y) = exp 1= x 2 + y 2 1 ; se x 2 + y 2 < 1 e f (x; y) = 0; se x 2 + y 2 1 (c) f (x; y) = exp x2 + y 2 x 2 + y 2 ; se (x; y) 6= (0; 0) e f (0; 0) = 1 (d) f (x; y) = (e) f (x; y; z) = sen (x + y) ; se x + y 6= 0 e f (x; x) = 1 x + y xz y2 x 2 + y 2 ; se (x; y; z) 6= (0; 0; 0) e f(0; 0; 0) = 0 + z2 (f) f (x; y) = 4x 2 + 9y 2 ; se 4x 2 + 9y 2 1 e f (x; y) = 0; se 4x 2 + 9y 2 > 1 (g) f (x; y; z) = x 2 + y 2 + z 2 ; se x 2 + y 2 + z 2 1 e f (x; y; z) = 0; se x 2 + y 2 + z 2 > 1 1.2L Considere as funções g e h de nidas em R 2 por: 8 >< 3x 2 y g (x; y) = x 2 ; se (x; y) 6= (0; 0) + y2 e h (x; y) = >: 1; se (x; y) = (0; 0) 8 >< >: xy x 2 ; se (x; y) 6= (0; 0) + y2 1; se (x; y) = (0; 0) : Veri que que a origem é uma descontinuidade de g (x; y) e de h (x; y) : Em que caso a descontinuidade pode ser removida? Recorde-se que remover uma descontinuidade signi ca rede nir a função de modo a torná-la contínua. 1.2M Veri que que a origem é uma descontinuidade da função: 8 sen x >< 2 + y 2 f (x; y) = 1 cos p ; se (x; y) 6= (0; 0) x 2 + y2 >: 0; se (x; y) = (0; 0) :
5 COMPLEMENTOS & EXERCÍCIOS CAMPOS ESCALARES 5 Essa descontinuidade pode ser removida? 1.2N Sabendo que: 1 calcule os seguintes ites: x 2 y 2 3 arctg (xy) xy < 1 e 2 jxyj x 2 y 2 6 < 4 4 cos p jxyj < 2 jxyj ; arctg (xy) (a) xy 4 4 cos p jxyj (b) jxyj 1.2O Seja f (x; y) = exp 1= x 2 + y 2 se (x; y) 6= (0; 0) e f (0; 0) = 0. Veri que que f é contínua em todo ponto (x; y) do R 2 e calcule os ites: f (x; 0) x e f (0; y) : y 1.2P Considere a função f (x; y) = xy2 x 2 + y 3 ; se x2 + y 3 6= 0, e f (0; 0) = 0, de nida no domínio D = f(x; y) 2 R 2 ; x 2 + y 3 6= 0g [ f(0; 0)g : (a) Calcule o ite de f na origem, ao longo das retas y = mx: (b) Calcule o ite de f na origem, ao longo do caminho y = x 2=3 e x : (c) Calcule o ite de f na origem, ao longo do caminho r = cos 2 ; =2 0: (d) Investigue a continuidade de f: 1.2Q Mostre que arctg jxj + jyj x 2 + y 2 = 2 (veja o Exercício 1.2F(c)). 1.2R Use coordenadas polares e mostre que (x;y)!(0;0) x 2 + y 2 log p x 2 + y 2 = 0: ALERTA! A mudança para coordenadas polares pode nos levar a conclusões falsas. Por exemplo, em coordenadas polares a função assume a forma: f (r cos ; r sen ) = f (x; y) = 2x2 y x 4 + y 2 2r cos2 sen r 2 cos 4 + sen 2 ; quando r 6= 0 e daí segue que, ao deixar constante e fazer r! 0; encontra-se r!0 f (r cos ; r sen ) = 0. Esse cálculo induz a a rmação (falsa!) de que o ite da função na origem é igual a 0. Ao longo do caminho y = x 2, contudo, tem-se r sen = r 2 cos 2 e, portanto: f (r cos ; r sen ) = 2r cos2 sen r 2 cos 4 + sen 2 = 1; 8r; :
6 6 CÁLCULO VÁRIAS VARIÁVEIS MARIVALDO P. MATOS Assim, no caminho y = x 2 (ou r sen = r 2 cos 2 ); tem-se f (r cos ; r sen ) = 1 r!0 e, portanto, a função f (x; y) não tem ite na origem.
7 COMPLEMENTOS & EXERCÍCIOS CAMPOS ESCALARES 7 RESPOSTAS & SUGESTÕES 1.1 EXERCÍCIOS ::::::::::::: ::::::::::::::::::::::: COMPLEMENTARES :::: A ESBOÇO DO GRÁFICO
8 8 CÁLCULO VÁRIAS VARIÁVEIS MARIVALDO P. MATOS IDENTIFICANDO A FRONTEIRA = f(x; 0) ; 1 x 1g [ f(1; y) ; y 0g: = f(x; y) ; x 2 + y 2 = 1; x 0g [ f(0; y) ; 1 y 1g: = f(1; y) ; y 0g [ f(2; y) ; y 0g [ f(x; 0) ; 1 x 2g: = f(x; y) ; x 2 + y 2 = 1g [ f(x; y) ; x 2 + y 2 = 2g:
9 COMPLEMENTOS & EXERCÍCIOS CAMPOS ESCALARES 9 é constituída das retas x = 3; x = 2; x = 2 e x = 3: = f(0; y) ; 1 y 2g [ f(x; 1) ; x 0g [ f(x; 2) ; x 0g: = f(x; y) ; x = yg: = f(1; y) ; y 1g [ f(x; 1) ; 1 x 1g: = f(x; y) ; 4x 2 + y 2 = 9g: = f(0; y) ; 0 y 1g [ f(x; sin x) ; 0 x =2g [ f(x; cos x) ; 0 x =2g: é o quadrado de vértices (0; 1) ; (0; 2) ; (1; 2) e (1; 1) : é o quadrado de vértices (0; 1) e (1; 0) : = f(x; y) ; x 2 y 2 = 1g: = f(x; y) ; x 2 + y 2 = 1g [ f(x; 0) ; 1 < x < 1g: = f(x; y) ; y = x 3 g: = f(2; y) ; y 0g [ f(x; y) ; x 2 + y 2 = 1g: = f(x; y) ; y = xg: = f(x; y) ; x 2 + y 2 = 1g [ f(x; y) ; jxj + jyj = 2g: CLASSIFICAÇÃO TOPOLÓGICA Compacto (j) (k) (l) Aberto (e) (g) (o) (q) Fechado (a) (i) (j) (k) (l) (m) (n) Limitado (b) (d) (h) (j) (k) (l) (r) (s) Conexo (a) (b) (c) (d) (f) (g) (h) (i) (j) (k) (l) (o) (p) (r)
10 10 CÁLCULO VÁRIAS VARIÁVEIS MARIVALDO P. MATOS B Observe que a desigualdade (x 2 +y 2 1)[(x 1) 2 +y 2 1] < 0 é equivalente ao sistema: x 2 + y 2 < 1 e (x 1) 2 + y 2 > 1 ou x 2 + y 2 > 1 e (x 1) 2 + y 2 < 1 Vemos \ R = ; e, portanto, R é aberto. C Representemos por D (f) o domínio da função f: (a) D (f) = (x; y) 2 R 2 : y x 2 e 2x y : (b) D (f) = (x; y) 2 R 2 : jxj < y < jxj : (c) D (f) = (x; y) 2 R 2 : 4x 2 + y 2 1 : (d) D (f) = (x; y) 2 R 2 : 4x 2 + y 2 =9 < 1 : (e) D (f) = (x; y) 2 R 2 : x 2 + y 2 4 : (f) D (f) = (x; y) 2 R 2 : x > 0 : (g) D (f) = (x; y) 2 R 2 : x 1 y x + 1 : (h) D (f) = (x; y) 2 R 2 : x 3 e y 2 ou x 3 e y 2 : (i) D (f) = (x; y) 2 R 2 : 1 x x y 1 : (j) D (f) = (x; y) 2 R 2 : 1 < x 2 + y 2 4 : (k) D (f) = (x; y) 2 R 2 : y 6= ( 1) n x + n : (l) D (f) = n(x; y) 2 R 2 : x 2 1 y o : ESBOÇO DO GRÁFICO
11 COMPLEMENTOS & EXERCÍCIOS CAMPOS ESCALARES 11
12 12 CÁLCULO VÁRIAS VARIÁVEIS MARIVALDO P. MATOS D Em cada caso fazemos z =, constante, e obtemos as curvas de nível. Os grá cos abaixo ilustram as projeções no plano xy das curvas de nível. (a) x 2 + y 2 = ; 0 (b) x 2 + y 2 = p ; > 0 (c) x 2 + y 2 = 1=; > 0 (d) x 2 + y 2 = e 1; 0 (e) x + y = (f) x y = arcsen (g) jxj jyj = (h) x 2 + 2y = 8 (i) 2x = c x 2 + y 2
13 COMPLEMENTOS & EXERCÍCIOS CAMPOS ESCALARES 13 (j) xy = (k) x 2 + y 2 = 9 2 ; jj < 3 (l) x2 4 + y2 9 = 1 2 ; jj < 1 (m) jxj + jyj = (n) x + y 2 = (o) x y 2 = E No ponto P 0 (1; 2) temos z = 0 e a curva de nível por P 0 é y = 2x 3. A reta tangente tem equação y = 6x 4 e sobre essa reta f = 4x x 8. Se x! 1, então f! 1: F A origem, a esfera x 2 + y 2 + z 2 = 1 e a esfera x 2 + y 2 + z 2 = 2, respectivamente. G O hiperbolóide de uma folha x 2 + y 2 z 2 = 1: H
14 14 CÁLCULO VÁRIAS VARIÁVEIS MARIVALDO P. MATOS (a) z = 3 (b) z = x (c) x + y + z = 1 (d) z = sen y z = exp p x 2 + y 2 (f) z = 3 x 2 y 2 (g) z = p x 2 + y 2 (h) z = p 16 x 2 y 2 (i) z = x 2 + y 2 1=2
15 COMPLEMENTOS & EXERCÍCIOS CAMPOS ESCALARES 15 (j) z = 1 x 2 (k) z = ln p x 2 + y 2 (l) z = sen x 2 + y 2 I (a) planos (b) elipsóides (c) hiperbolóides (d) cilindros. 1.2 EXERCÍCIOS ::::::::::::: ::::::::::::::::::::::: COMPLEMENTARES :::: A Um cálculo direto nos dá e daí resulta: f (1 + x; 1) f (1; 1) x x = (1 + x) e f (0; y) f (0; 0) y f (1 + x; 1) f (1; 1) f (0; y) f (0; 0) = 0 e = 0: x y B Além dos caminhos canônicos como as retas, considere: y = p x em (e); y = x 2 e x em (i); y 2 = x 3 em (g); y = x 2 em (h) e y = xe x em (j). C Ao longo do eixo x o ite é igual a 1 e ao longo do eixo z o ite é igual a 1: D (a) 0 (b) 1 (c) 1 (d) 1=2 (e) =4 (f) 2 (g) 0 (h) 0 (i) p 2 2=3 : E Se Como ilustração, faremos o ítem (e). De fato: 2x 2 y = 2 x 2 4 y jx 2j jx + 2j + jy 3j jy + 3j : q (x 2) 2 + (y 3) 2 <, então jx 1j < e jy 2j < e teremos 2x 2 y < 2 jx + 2j + jy + 3j. Para evitar uma equação do 2 o grau em, admitamos que o procurado seja menor do que 1. Assim: jx + 2j = jx 2 + 4j jx 4j + 4 < + 4 < 5 e jy + 3j = jy 3 + 3j jy 3j + 6 < + 6 < 7: Logo, 2x 2 y < 17 e para concluir, imaginemos " > 0 dado e escolhamos = "=17. Dessa forma teremos: q 0 < (x 2) 2 + (y 3) 2 < =) 2x 2 y < ": = 0
16 16 CÁLCULO VÁRIAS VARIÁVEIS MARIVALDO P. MATOS F (a) Use 1 + cos p xy como fator de racionalização para obter: 1 cos p xy x = sen 2 ( p xy) sen 2 x 1 + cos p xy = ( p xy) xy y 1 + cos p = 0: xy (b) Usando coordenadas polares, temos: r!0 sen r 2 1 cos r 2r cos r 2 2 cos r 2 = (usar L ôpital) = = (usar L ôpital) = r!0 sen r r!0 4r 2 sen r 2 cos r = 2: (c) Uma das desigualdades que aprendemos no cálculo de uma variável é: p a + b p a + p b, com a; b 0: Considerando a = x 2 e b = y 2, encontramos jxj + jyj x 2 + y 2 = p x 2 + p y 2 x 2 + y 2 p x 2 + y 2 x 2 + y 2 1 = p x 2 + y = 1: 2 G (a) Considere os caminhos y = 0 e y = x k e x, escolhendo k adequado (b) Idem. H (a) 0 (b) 0 (c) 3=8. A função não tem ite em (0; 0) : I (a) sim (b) sim (c) não (d) não. J A função f (x; y) é combinação de funções elementares sendo, portanto, contínua em seu domínio. (a) D (f) = f(x; y) : x 0 e y 0 ou x 0 e y 0g : (b) D (f) = f(x; y) : y 6= 2xg : (c) D (f) = f(x; y) : y 6= 1g : (d) D (f) = f(x; y) : (x; y) 6= (0; 0)g : (e) Se considerarmos g (t) = arcsin t; 1 t 1, teremos f (x; y) = g (y=x) e a função f (x; y) é contínua no domínio D (f) = f(x; y) : x 6= 0 e jy=xj 1g : (f) A função f (x; y) é contínua no domínio D (f) = f(x; y) : xy > 2g : K Note que a função está de nida em todo plano R 2 :
17 COMPLEMENTOS & EXERCÍCIOS CAMPOS ESCALARES 17 (a) f é descontínua nos pontos da reta y = x, exceto no ponto (1=2; 1=2) : (b) f é contínua em todos os pontos do R 2 : (c) f é descontínua na origem. (d) f não tem ponto de descontinuidade, isto é, ela é contínua em todo R 2 : (e) f é descontínua na origem. (f) f é descontínua nos pontos da elipse 4x 2 + 9y 2 = 1: (g) f é descontínua nos pontos da esfera x 2 + y 2 + z 2 = 1: L A função g é descontínua em (0; 0) porque o ite de g (x; y) na origem é 0 e g (0; 0) = 1. Para remover essa descontinuidade basta rede nir g na origem pondo g (0; 0) = 0: A função h (x; y) é descontínua em (0; 0) porque não tem ite nesse ponto. Esse é o caso de uma dsecontinuidade que não pode ser removida. M Usando coordenadas polares, obtém-se: sen r 2 f (x; y) = (x;y)!(0;0) r!0 1 cos r = 2: Note que, sendo f (0; 0) = 0, a função f é descontínua na origem. Essa descontinuidade pode ser removida rede nindo f na origem por f (0; 0) = 2: N (a) 1 Em cada caso aplique-se o Teorema do confronto. x 2 y 2 3 arctan (xy) arctan (xy) 1 =) = 1: xy (x;y)!(0;0) xy (b) 2 jxyj cos p jxyj jxyj 2 =) 4 4 cos p jxyj = 2: (x;y)!(0;0) jxyj O Vejamos a continuidade de f (x; y). Fora da origem, a função f é uma combinação de funções elementares sendo, portanto, contínua. Na origem, temos: 1 f (x; y) = (x;y)!(0;0) r!0 exp (1=r 2 = 0 = f (0; 0) : ) Logo, f é contínua em todo plano R 2. Veri que que P f (x; 0) f (0; y) = = 0: x y
18 18 CÁLCULO VÁRIAS VARIÁVEIS MARIVALDO P. MATOS kx 3 (a) Ao longo da reta y = kx, temos f (x; kx) = x 2 + k 3 x 3 = 0: (b) Ao longo da curva y = x 2=3 e x ; aplique a regra de l Hôpital e mostre que o ite não é 0: (c) Ao longo da trajetória r = cos 2 o ite é cos sen2 1 + sen : (d) Segue de (a) e (b) que a função f (x; y) é descontínua na origem. Nos pontos (x; y), para os quais x 2 + y 3 6= 0, a função f (x; y) é uma função racional (quociente de dois polinômios) com denominador diferente de zero sendo, portanto, contínua nesses pontos. Q R Segue diretamente do Exercício 1.2F(c). Usando coordenadas polares e a Regra de L Hôpital, obtemos: (x;y)!(0;0) x 2 + y 2 log p x 2 + y 2 = r 2 log r log r = r!0 r!0 1=r 2 = 0: Em que momento no cálculo do ite acima foi utilizada a Regra de L Hôpital?
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1. Dê o domínio e esboce o grá co de cada uma das funções abaixo. (a) f (x) = 3x (b) g (x) = x (c) h (x) = x + 1 (d) f (x) = 1 3 x + 5 1.
2.1 Domínio e Imagem EXERCÍCIOS & COMPLEMENTOS 1.1 1. Dê o domínio e esboce o grá co de cada uma das funções abaixo. (a) f (x) = 3x (b) g (x) = x (c) h (x) = x + 1 (d) f (x) = 1 3 x + 5 1 3 (e) g (x) 2x
2.1A Dê o domínio e esboce o grá co de cada uma das funções abaixo. (a) f (x) = 3x (b) g (x) = x (c) h (x) = x + 1 (d) f (x) = 1 3 x + 5 1
2.1 Domínio e Imagem 2.1A Dê o domínio e esboce o grá co de cada uma das funções abaixo. (a) f (x) = 3x (b) g (x) = x (c) h (x) = (d) f (x) = 1 3 x + 5 1 3 (e) g (x) 2x (f) g (x) = jj 8 8 < x, se x 2
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4.1 Preliminares. 1. Em cada caso, use a de nição para calcular f 0 (x) : (a) f (x) = x 3 ; x 2 R (b) f (x) = 1=x; x 6= 0 (c) f (x) = 1= p x; x > 0:
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4.1 Curvas Regulares 4.1A Esboce o grá co de cada curva dada abaixo, indicando a orientação positiva. (a) ~r (t) = t~i + (1 t)~j; 0 t 1 (b) ~r (t) = 2t~i + t 2 ~j; 1 t 0 (c) ~r (t) = (1=t)~i + t~j; 1 t
4.1 Em cada caso use a definição para calcular f 0 (x). (a) f (x) =x 3,x R (b) f (x) =1/x, x 6= 0 (c) f (x) =1/ x, x > 0.
4. Em cada caso use a definição para calcular f 0 (). (a) f () = 3, R (b) f () =/, 6= 0 (c) f () =/, > 0. 4.2 Mostre que a função f () = /3, R, não é diferenciável em =0. 4.3 Considere a função f : R R
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