Aula 11. Considere a função de duas variáveis f(x, y). Escrevemos: lim

Documentos relacionados
Aula 13. Plano Tangente e Aproximação Linear

Cálculo II - B profs.: Heloisa Bauzer Medeiros e Denise de Oliveira Pinto 1 2 o semestre de 2017 Aulas 6 e 7 Limites e Continuidade

Limites infinitos e limites no infinito Aula 15

Derivadas Parciais Capítulo 14

Universidade Federal de Pelotas. Instituto de Física e Matemática Pró-reitoria de Ensino. Módulo de Limites. Aula 01. Projeto GAMA

O limite de uma função

Material Básico: Calculo A, Diva Fleming

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE EDUCAÇÃO TUTORIAL APOSTILA DE CÁLCULO. Realização:

T. Rolle, Lagrange e Cauchy

Capítulo III. Limite de Funções. 3.1 Noção de Limite. Dada uma função f, o que é que significa lim f ( x) = 5

(versão preliminar) exceto possivelmente para x = a. Dizemos que o limite de f(x) quando x tende para x = a é um numero L, e escrevemos

LIMITES E CONTINUIDADE

LIMITES E CONTINIDADE

AULA 1 Introdução aos limites 3. AULA 2 Propriedades dos limites 5. AULA 3 Continuidade de funções 8. AULA 4 Limites infinitos 10

LIMITE. Para uma melhor compreensão de limite, vamos considerar a função f dada por =

Capítulo III. Limite de Funções. 3.1 Noção de Limite. Dada uma função f, o que é que significa lim f ( x) = 5

Limites. Slides de apoio sobre Limites. Prof. Ronaldo Carlotto Batista. 7 de outubro de 2013

3. Limites e Continuidade

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO UNIDADE ACADÊMICA DO CABO DE SANTO AGOSTINHO CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL

MATEMÁTICA I LIMITE. Profa. Dra. Amanda L. P. M. Perticarrari

Derivadas Parciais. Copyright Cengage Learning. Todos os direitos reservados.

Cálculo Diferencial e Integral I CDI I

26 CAPÍTULO 4. LIMITES E ASSÍNTOTAS

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:

Cálculo 1 Fuja do Nabo. Resumo e Exercícios P2

Resolução dos Exercícios Propostos no Livro

CÁLCULO I. Apresentar e aplicar a Regra de L'Hospital.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

Integração por frações parciais - Parte 1

Respostas sem justificativas não serão aceitas. Além disso, não é permitido o uso de aparelhos eletrônicos. x x = lim.

Bases Matemáticas - Turma A3

4.4 Limite e continuidade

Aula 15. Derivadas Direcionais e Vetor Gradiente. Quando u = (1, 0) ou u = (0, 1), obtemos as derivadas parciais em relação a x ou y, respectivamente.

Propriedades das Funções Contínuas e Limites Laterais Aula 12

Limites, derivadas e máximos e mínimos

Teoremas e Propriedades Operatórias

Limites Uma teoria abordando os principais tópicos sobre a teoria dos limites. José Natanael Reis

Prova 2 - Bases Matemáticas

Esboço de Gráfico - Exemplos e Regras de L Hospital Aula 23

1.1 Domínios & Regiões

Bons estudos e um ótimo semestre a todos!

Aula 22 O teste da derivada segunda para extremos relativos.

CÁLCULO I. Calcular o limite de uma função composta;

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

Material Teórico - Módulo de Função Exponencial. Primeiro Ano - Médio. Autor: Prof. Angelo Papa Neto Revisor: Prof. Antonio Caminha M.

Aula 26 A regra de L Hôpital.

Resumo com exercícios resolvidos do assunto: Funções de duas ou mais variáveis.

Acadêmico(a) Turma: Capítulo 7: Limites

Limites. 2.1 Limite de uma função

Respostas sem justificativas não serão aceitas. Além disso, não é permitido o uso de aparelhos eletrônicos. x 1 x 1. 1 sen x 1 (x 2 1) 2 (x 2 1) 2 sen

Figura 4.1: Diagrama de representação de uma função de 2 variáveis

Ficha de Problemas n o 6: Cálculo Diferencial (soluções) 2.Teoremas de Rolle, Lagrange e Cauchy

Professor conteudista: Renato Zanini

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CONTINUIDADE E LIMITES INFINITOS

O limite trigonométrico fundamental

Volume de um gás em um pistão

Bases Matemáticas Continuidade. Propriedades do Limite de Funções. Daniel Miranda

Módulo: aritmética dos restos. Divisibilidade e Resto. Tópicos Adicionais

Cálculo II. Derivadas Parciais

Derivadas 1 DEFINIÇÃO. A derivada é a inclinação da reta tangente a um ponto de uma determinada curva, essa reta é obtida a partir de um limite.

RACIOCÍNIO LÓGICO QUANTITATIVO PARA AFRFB PROFESSOR: GUILHERME NEVES. Módulo de um número real... 2 Equações modulares... 5

Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Universidade de São Paulo. Módulo I: Cálculo Diferencial e Integral Limite e Continuidade

Aula 21 Máximos e mínimos relativos.

Departamento de Matemática - UEL Ulysses Sodré. 1 Comparações entre sequências e funções reais 1

= 2 sen(x) (cos(x) (b) (7 pontos) Pelo item anterior, temos as k desigualdades. sen 2 (2x) sen(4x) ( 3/2) 3

Produtos de potências racionais. números primos.

Aula 33 Limite e continuidade

MATEMÁTICA A - 12o Ano Funções - Limites e Continuidade Propostas de resolução

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Instituto de Matemática PRIMEIRA PROVA UNIFICADA CÁLCULO I POLITÉCNICA E ENGENHARIA QUÍMICA 13/12/2012.

A Derivada. Derivadas Aula 16. Alexandre Nolasco de Carvalho Universidade de São Paulo São Carlos SP, Brazil

Matemática I. 1 Propriedades dos números reais

1. Limite. lim. Ou seja, o limite é igual ao valor da função em x 0. Exemplos: 1.1) Calcule lim x 1 x 2 + 2

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO. Resumo. Nesta aula, veremos que o sinal da derivada segunda de uma função dá informações

AULA 7- LIMITES VERSÃO: OUTUBRO DE 2016

Derivada de algumas funções elementares

3 Limites. Exemplo 3.1

CÁLCULO I Aula 11: Limites Innitos e no Innito. Assíntotas. Regra de l'hôspital.

1. Funções Reais de Variável Real Vamos agora estudar funções definidas em subconjuntos D R com valores em R, i.e. f : D R R

Limite e Continuidade

A derivada da função inversa, o Teorema do Valor Médio e Máximos e Mínimos - Aula 18

Limite e continuidade

Limites envolvendo infinito primeira parte

O Teorema do Valor Médio

MATEMÁTICA. Polinômios. Professor : Dêner Rocha. Monster Concursos 1

12 AULA. ciáveis LIVRO. META Estudar derivadas de funções de duas variáveis a valores reais.

CÁLCULO I. Estabelecer a relação entre continuidade e derivabilidade; Apresentar a derivada das funções elementares. f f(x + h) f(x) c c

Objetivos. Exemplo 18.1 Para integrar. u = 1 + x 2 du = 2x dx. Esta substituição nos leva à integral simples. 2x dx fazemos

BANCO DE EXERCÍCIOS - 24 HORAS

Os números reais. Capítulo O conjunto I

Limites de Funções. Bases Matemáticas. 2 o quadrimestre de o quadrimestre de / 57

1 Diferenciabilidade e derivadas direcionais

3 Cálculo Diferencial

parciais primeira parte

CDI-II. Resumo das Aulas Teóricas (Semana 1) 2 Norma. Distância. Bola. R n = R R R

Polos Olímpicos de Treinamento. Aula 1. Curso de Teoria dos Números - Nível 2. Divisibilidade I. Samuel Barbosa Feitosa

E essa procura pela abstração da natureza foi fundamental para a evolução, não só, mas também, dos conjuntos numéricos

Unidade F. Limites. Débora Bastos IFRS CAMPUS RIO GRANDE

Transcrição:

Aula 11 Funções de 2 variáveis: Limites e Continuidade Considere a função de duas variáveis f(x, y). Escrevemos: f(x, y) = L (x,y) (a,b) quando temos que, se (x, y) (a, b) então f(x, y) L, isto é, se (x, y) (a, b) 0 então f(x, y) L 0. Para função de uma variável f(x), um ponto x R pode se aproximar de um ponto a pela direita ou pela esquerda. Para funções de duas variáveis, os pontos (x, y) R 2 podem se aproximar do ponto (a, b) por diversos caminhos distintos. A existência do ite não pode depender da maneira como (x, y) se aproxima de (a, b). O ite existe se, e somente se, todos os subites (obtidos tomando os vários caminhos) forem iguais. Exemplo 1. Mostre que não existe x 2 + y 2. Nota: A função f(x, y) = x 2 + y 2 está definida em R2 \ {(0, 0)}. Vamos ver que existem 2 subites diferentes tomando 2 caminhos diferentes passando na origem formados por retas. Pela reta y = 0: y=0 Pela reta y = x: y=x x 2 + y 2 = x 2 + y 2 = 0 x 2 = 0. x 2 x 2 + x 2 = 1 2. Encontramos dois subites diferentes, logo o ite não existe (pois se existisse, todos os subites seriam iguais). 1

2 Poderíamos ter resolvido o problema de maneira mais geral, considerando uma reta genérica y = mx, para m R: y=mx x 2 + y 2 = mx 2 x 2 + m 2 x 2 = m 1 + m 2. O valor deste ite depende de m, isto é, depende da reta que tomamos. Desta maneira obtemos uma infinidade de subites diferentes (para m = 0 : 0; para m = 1 : 1 2 ; para m = 2 : 2 5, etc), logo o ite x 2 + y 2 não existe. Exemplo 2. Mais geralmente, quando temos um quociente entre polinômios e os graus de todos os monômios no numerador e denominador são iguais (com D = R 2 \ {(0, 0)}, ite na origem, indeterminação 0 0 ), o ite não existe. Por exemplo, x 4 }{{} grau 4 grau 4 {}}{ x 3 y + y 4 }{{} grau 4 não existe. De fato, deixamos para o leitor verificar que, os subites ao longo das retas y = mx são diferentes. Exemplo 3. x 4 + y 2 existe? Ao longo das retas y = mx (m 0): y=mx x 4 + y 2 = mx 3 x 4 + m 2 x 2 = mx x 2 + m 2 = 0. (É fácil ver que o subite ao longo da reta y = 0 também é 0.) Logo, todos os subites ao longo de quaisquer retas são iguais a 0. Será que o ite existe? Não sabemos se o ite existe, pois há outros caminhos além das retas. Ideia: Vamos tentar igualar os graus dos monômios do numerador e denominador. Fazendo y = x 2 os monômios no denominador ficam ambos com grau 4. Verificamos que, com y = x 2, o monômio do numerador também ficou com grau 4. Vamos ver que o ite não existe, tomando caminhos da forma y = x 2. y=x 2 x 4 x 4 + y 2 = x 4 + x 4 = 1 2 0. Encontramos 2 subites distintos (0 e 1 2 ), logo o ite não existe.

3 Poderíamos ter resolvido este ite considerando logo de início caminhos da forma y = mx 2, m R (relações que igualam os graus dos monômios do numerador e denominador): y=mx 2 x 4 + y 2 = mx 4 x 4 + m 2 x 4 = m 1 + m 2. O valor deste ite depende de m, logo existem infinitos subites distintos (0, 1/2, 2/5, ), e o ite dado (em R 2 ) não existe. Exemplo 4. 500 x 2 + y 1000 existe? Em caso negativo, que tipo de caminhos você considerará, para encontrar vários subites diferentes? Exemplo 5. 2 x 2 + y 2 existe? D = R 2 \ {(0, 0)}. Neste caso, a análise do grau também funciona. Ambos os monômios do denominador têm grau 2. O monômio do numerador tem grau 3 > 2. Ou seja, embora tenhamos uma indeterminação do tipo 0 0, o numerador está indo para 0 mais rapidamente que o denominador (note que x e y são quantidades pequenas, que ficam mais pequenas quanto maior for o grau da potência a que forem elevadas). Isto nos leva a crer que o ite existe e é 0. Como vamos provar isto? Não dá para calcular o ite por todos os caminhos! Vamos usar um método cuja prova independe de caminhos: o Teorema do Confronto (Teorema do Sanduíche), assim como fazemos em cálculo I.

4 Vamos tentar escrever: 2 x 2 + y 2 = infinitésimo itado, pois (pelo Teorema do Confronto), isto será também um infinitésimo. escrever: 2 x 2 + y 2 = 2y x2 x 2 + y }{{ 2 } itado? Claramente x 2 x 2 + y 2 0. E ainda, x 2 x 2 + y 2 1, pois x2 x 2 + y 2, Podemos x logo 2 x 2 +y é uma função itada. 2 Formalizamos o raciocínio da seguinte maneira (utilizamos o valor absoluto, para lidar apenas com quantidades positivas nas desigualdades a seguir): Como 0 2 x 2 + y 2 = 2y x2 x 2 2y 1 = 2y. + y2 0 = 0 e 2y = 0, pelo Teorema do Confronto, 2 x 2 + y 2 = 0. Exemplo 6. D = R 2 \ {(0, 0)}. Fazendo a separação, x 2 + y existe? x 2 + y = x y x 2 + y obtemos infinitésimo itado. De fato, y x 2 + y = y x 2 + y 1 Formalizando 0 0 x 2 + y = x (pois y x2 + y ). y x 2 x 1 0 + y Portanto, pelo Teorema do Confronto: x 2 + y = 0.

5 Continuidade: Uma função f : D R 2 R diz-se contínua em (a, b) D se ou seja, (1) f(x, y) existe; (x,y) (a,b) (2) este ite é igual a f(a, b). f(x, y) = f(a, b), (x,y) (a,b) Note que para falarmos de continuidade, o ponto (a, b) tem de pertencer ao domínio de f(x, y), porque usamos o valor f(a, b) (para o ite, o ponto (a, b) não tem de pertencer ao domínio da função, porque apenas calculamos os valores de f(x, y) para (x, y) perto de (a, b)). Proposição: (1) Polinômios são funções contínuas em todo o seu domínio D = R 2. Exemplo: f(x, y) = x 4 + 3 2 + y 3. (2) O produto e o quociente de funções contínuas são funções contínuas (nos pontos do seu domínio). Exemplo: f(x, y) = x4 +3 2 +y 3 x 2 +y é contínua em 2 D = R 2 \ {(0, 0)}. (3) A composição de funções contínuas é uma função contínua (nos pontos do seu domínio). Exemplo: f(x, y) = sen (x 2 + y 2 ) é contínua em D = R 2. Exemplo 7. Quais os pontos de continuidade da função f(x, y) = x 4 + y 2, (x, y) (0, 0)? 0, (x, y) = (0, 0) Em R 2 \ {0, 0} Nos pontos da região aberta R 2 \ {0, 0}, f é contínua pois, nessa região, f é dada pelo quociente de 2 funções contínuas (veja proposição anterior). Na origem Vimos no Exemplo 3, que x 4 + y 2 origem (independentemente do valor de f na origem). não existe, logo f não é contínua na Exemplo 8. Determine, se possível, o valor de a de modo que a função f seja contínua em R 2. 3 2 f(x, y) = x 2 + y 2, (x, y) (0, 0) a, (x, y) = (0, 0). Pela proposição anterior, f é contínua em R 2 {(0, 0)} (quociente de polinômios). E como f(x, y) = 3 2 x 2 + y 2 = 0 (veja Exemplo 5), para f ser contínua na origem deveremos ter 0 = f(0, 0) = a.

6 Exercício) Calcule os ites, se existirem, ou mostre que não existem. ( ) 1 + x 2 (1) log (x,y) (1,0) x 2 [Dica: utilize continuidade]. + x 2 + sen 2 y (2) 2x 2 + y 2 [Dica: seny y]. (3) 1]. x 2 + y 2 x2 + y 2 + 1 1 [Dica: multiplique em cima e em baixo por x 2 + y 2 + 1+