Lista de Exercícios 4

Documentos relacionados
(*) livro Cálculo Diferencial e Integral de Funções de Várias Variáveis, de Diomara e Cândida

Derivadas Parciais - parte 2. x + 2 z. y = 1

MAT Lista de exercícios

1. as equações paramétricas da reta que contém o ponto A e é perpendicular ao plano de equação x 2y + 3z = 17;

DERIVADAS PARCIAIS. y = lim

Derivadas Parciais - parte 1. 1) Determine as derivadas parciais de primeira ordem da função.

Funções de duas (ou mais)

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia II 3 a lista de exercícios

Cálculo Diferencial e Integral 2: Derivadas direcionais e o vetor gradiente

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia II 3 a lista de exercícios

a definição de derivada parcial como limite do que aplicar as regras de derivação.)

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia II 3 a lista de exercícios

Cálculo II Lista 4. com respostas

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia II 2 a Lista de Exercícios

3 Cálculo Integral em R n

Lista 5: Rotacional, Divergente, Campos Conservativos, Teorema de Green

Cálculo Diferencial e Integral II

ln(x + y) (x + y 1) < 1 (x + y 1)2 3. Determine o polinômio de Taylor de ordem 2 da função dada, em volta do ponto dado:

Fazer os exercícios 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 e 43 da 1 a lista.

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia II 2 a lista de exercícios

MAT Cálculo II - FEA, Economia Calcule os seguintes limites, caso existam. Se não existirem, explique por quê: xy. (i) lim.

Cálculo Diferencial e Integral 2: Aproximações Lineares. Regra da Cadeia.

(c) f(x, y) = x 2 + y 2. (3) Faça a correspondência entre a função dada e seu o gráfico. Justifique sua resposta.

Derivadas direcionais Definição (Derivadas segundo um vector): f : Dom(f) R n R e P 0 int(dom(f)) então

Respostas sem justificativas não serão aceitas Não é permitido o uso de aparelhos eletrônicos

1. O raio de uma esfera está aumentando a uma taxa de 4 mm/s. Quão rápido o volume da esfera está aumentando quando o diâmetro for 80 mm?

Lista 1. (1,0). (Neste caso, usar a definição de derivada parcial é menos trabalhoso do que aplicar as regras de derivação.

Lista 2. (d) f (x, y) = x y x

Universidade Federal do Paraná

DERIVADAS PARCIAIS. A derivada parcial de f em relação a y, no ponto (x, y), é o limite

Exercício 1 Dê o valor, caso exista, que a função deveria assumir no ponto dado para. em p = 9

Lista de Exercícios de Cálculo 3 Sexta Semana

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia III 1a. Lista de Exercícios - 1o. semestre de x+y

Lista Determine o volume do sólido contido no primeiro octante limitado pelo cilindro z = 9 y 2 e pelo plano x = 2.

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia III 1a. Lista de Exercícios - 1o. semestre de 2013

Universidade Federal do Paraná

Derivadas Parciais Capítulo 14

Universidade Federal do Paraná

Instituto de Matemática Departamento de Métodos Matemáticos

MAT Cálculo II - POLI

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.

Cálculo II Lista 5. com respostas

Cálculo 3 Lista 2 Limites-Continuidade-Derivada Direcional-Derivada Parcial-Plano Tangente-Gradiente Prof. Rildo Soares. (f) lim. (g) lim.

Universidade Tecnológica Federal do Paraná. APS Cálculo 2

1. Resolva as equações diferenciais: 2. Resolver os seguintes Problemas dos Valores Iniciais:

5. Determine o conjunto dos pontos em que a função dada é diferenciável. Justifique.

(7) Suponha que sobre uma certa região do espaço o potencial elétrico V é dado por V(x, y, z) = 5x 2 3xy + xyz.

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia III 2a. Lista de Exercícios - 1o. semestre de 2014

MAT1153 / LISTA DE EXERCÍCIOS : CAMPOS CONSERVATIVOS, INTEGRAIS DE LINHA, TRABALHO E TEOREMA DE GREEN

Universidade Federal do Paraná

(a) Determine a velocidade do barco em qualquer instante.

PROFESSOR: RICARDO SÁ EARP

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia II 1 a lista de exercícios

CÁLCULO III - MAT Encontre todos os máximos locais, mínimos locais e pontos de sela nas seguintes funções:

Cálculo a Várias Variáveis I - MAT Cronograma para P2: aulas teóricas (segundas e quartas)

Resumo: Regra da cadeia, caso geral

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia III 1a. Lista de Exercícios - 1o. semestre de 2016

MAT Cálculo Diferencial e Integral para Engenharia II 2 a lista de exercícios

3xz dx + 4yz dy + 2xy dz, do ponto A = (0, 0, 0) ao ponto B = (1, 1, 2), ao longo dos seguintes caminhos:

Cálculo II. Resumo Teórico Completo

Lista 1 - Cálculo III

14 AULA. Vetor Gradiente e as Derivadas Direcionais LIVRO

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

Integrais Sobre Caminhos e Superfícies. Teoremas de Integração do Cálculo Vectorial.

Capítulo 5 Derivadas Parciais e Direcionais

MAT Cálculo II - POLI a Lista de Exercícios

L I S TA 6 - D E R I VA D A S PA R C I A I S E D I R E C I O N A I S, P L A N O TA N G E N T E E P O L I N Ô M I O S D E TAY L O R

(d) f (x) = ln (x + 1) (e) f (x) = sinh (ax), a R. (f) f(x) = sin(3x)

Universidade Federal da Bahia

Lista de Exercícios de Funções de Várias Variáveis

NONA LISTA DE EXERCÍCIOS Cálculo III. MATEMÁTICA DCET UESC Humberto José Bortolossi Derivadas Parciais

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ Pró-Reitoria de Graduação - PRG Coordenação de Processos Seletivos COPS

Universidade Federal da Bahia

Lista 3. Funções de Uma Variável. Derivadas III

Universidade Federal da Bahia - UFBA

CEFET/RJ - Cálculo a Várias Variáveis Professor: Roberto Thomé rthome@cefet-rj.br homepage: LISTA DE EXERCÍCIOS 01

MAT 133 Cálculo II. Prova SUB A

Prof. Me. Armando Paulo da Silva paginapessoal.utfpr.edu.br/armando

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ. 1. Use o gráfico de y = f(x) na figura em anexo para estimar o valor de f ( 2), f (1) e f (2).

Cálculo II. Resumo e Exercícios P3

Lista de Exercícios de Cálculo Infinitesimal II

SEGUNDA CHAMADA CALCULO 2 2/2017

Aula 6 Derivadas Direcionais e o Vetor Gradiente

Derivada - Parte 2 - Regras de derivação

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

Ca lculo Vetorial. 2) Fac a uma corresponde ncia entre as func o es f e os desenhos de seus campos vetoriais gradientes.

PARTE 10 REGRA DA CADEIA

Justifique todas as passagens. f v (0,0) = f(0,0) v.

(x 1) 2 (x 2) dx 42. x5 + x + 1

Cálculo 1 - Quinta Lista de Exercícios Derivadas

OPERAÇÕES COM FUNÇÕES

1. Nas funções abaixo pede-se: 2. Nas funções abaixo pede-se:

QUESTÕES DE CÁLCULO (2) = 2 ( ) = 1. O valor do limite L = lim se encontra no intervalo:

Derivadas Parciais Capítulo 14

Universidade Federal de Viçosa

Nome: Gabarito Data: 28/10/2015. Questão 01. Calcule a derivada da função f(x) = sen x pela definição e confirme o resultado

UNIDADE III LISTA DE EXERCÍCIOS

I. Cálculo Diferencial em R n

Transcrição:

Universidade do Estado de Mato Grosso UNEMAT Cursos de Engenharia Elétrica Disciplina de Cálculo Dif. e Int. II Semestre letivo 2018/1-21/04/2017 Prof a Vera Lúcia Vieira de Camargo Lista de Exercícios 4 Seção 14.5 - Regra da Cadeia de Funções de Várias Variáveis 1. Use a Regra da Cadeia para determinar dz/dt ou dw/dt. (a) z = x 2 + xy + y 2, x = sen t, y = e t (b) z = sen x cos y, x = πt, y = t (c) w = ln x 2 + y 2 + z 2, x = sen t, y = cos t e z = tg t (d) z = xe y/z, x = t 2, y = 1 t, z = 1 + 2t 2. Use a Regra da Cadeia para determinar z/ s e z/ t: (a) z = x 2 + xy + y 2, x = s + t, y = st (b) z = sen θ cos ϕ,θ = st 2, ϕ = s 2 t (c) z = tg(u/v), u = 2s + 3t, v = 3s 2t (d) z = e x+2y tg(y), x = /t, y = t/s 3. Seja W (s, t) = F (u(s, t), v(s, t)), onde F, u e v são diferenciáveis e, u(1, 0) = 2, v(1, 0) = 3, u s (1, 0) = 2, v s (1, 0) = 5, u t (1, 0) = 6, v t (1, 0) = 4, F u (2, 3) = 1, F v (2, 3) = 10. Determine W s (1, 0) e W t (1, 0). 4. Utilize a Regra da Cadeia para determinar as derivadas parciais indicadas. (a) z = x 2 + xy 3, x = uv 2 + w 3, y = u + ve w ; z u, z v, z, quando u = 2, v = 1, w = 0 w (b) M = xe y z2, x = 2uv, y = u v, z = u + v, M u ; M, quando u = 3, v = 1. v (c) Y = w arctg(uv), u = r + s, v = s + t, w = t + r; Y r, Y s, Y quando r = 1, s = 0 e t = 1 t (d) P = u 2 + v 2 + w 2, u = xe y, v = ye x, w = e xy ; P x, P, quando x = 0, y = 2 y 5. Seja y = f(x), determine dy/dx: (a) y cos x = x 2 + y 2 (b) e x sen x = x + xy

6. Seja z = f(x, y), determine z/ x e z/ y. (a) x 2 + y 2 + z 2 = 3xyz (b) yz + x ln y = z 2 7. A temperatura em um ponto (x, y) é T (x, y), medida em graus Celsius. Um inseto rasteja de modo que sua posição depois de t segundos seja dada por x = 1 + t e y = 2 + 1 3 t, onde x e y são medidas em centímetros. Sendo T x (2, 3) = 4 e T y (2, 3) = 3, quão rápido a temperatura aumenta no caminho do inseto depois de 3 segundos? 8. A voltagem V em um circuito elétrico simples decresce lentamente à medida que a pilha se descarrega. A resistência R aumenta lentamente com o aumento do calor do resistor. Use a lei de Ohm, V = RI, para determinar como a corrente I está variando no momento em que R = 400Ω, I = 0, 08A, dv/dt = 0, 01V/s, dr/dt = 0, 03Ω/s. 9. Exercício 37 da seção 14.5 do Livro texto (7 a ed. p. 837) 10. Um carro A está viajando ao norte em uma rodovia e um carro B está viajando no sentido oeste em outra rodovia. Os dois carros se aproximam da interseção dessas rodovias. Em um certo momento o carro A está está a 0,3 km da intersecção viajando a 90 km/h, ao passo que B está a 0,4 km da intersecção viajando a 80 km/h. Qual a taxa de variação da distância entre os carros nesse instante? 11. Seja z = f(x(u, v), y(u, v)). Supondo [ que todas ] as funções sejam diferenciáveis, escreva o f f correspondente da regra da cadeia em sua forma matricial. u v Seção 14.6 - Derivadas Direcionais e Vetor Gradiente 12. Determine a derivada direcional de f no ponto indicado e direção e sentido indicado pelo ângulo θ: (a) f(x, y) = x sen(xy), (2,0), θ = π/3 (b) f(x, y) = ye x, (0,4), θ = 2π/3 13. Para as questões abaixo determine: (a) o gradiente de f; (b) a taxa de variação no ponto P; (c) a taxa de variação de f em P na direção do vetor v. 13.1 f(x, y) = 5xy 2 4x 3 y, P (1, 2), v = 5, 12 13.2 f(x, y) = sen(2x + 3y), P ( 6, 4), v = 3i j 13.3 f(x, y, z) = xe 2yz, P (3, 0, 2), v = 2 3, 2 3, 1 3 2

14. O mapa de contorno mostra a temperatura máxima média em um determinado período em o C. Estime o valor da derivada direcional da função da temperatura em Dubbo, New South Wales, na direção de Sydney. 15. Determine a derivada direcional da função no ponto dado na direção do vetor v. (a) f(x, y) = e x sen y, (0, π/3), v = 6, 8 (b) f(x, y) = x, (1, 2), v = 3, 5 x 2 +y 2 (c) f(x, y, z) = xe y + ye z + ze x, (0, 0, 0), v = 5, 1, 2 (d) f(x, y, z) = xyz, (3, 2, 6), v = 1, 2, 2 16. (a) Determine a derivada direcional de f(x, y) = xy em P (2, 8) na direção de Q(5, 4). (b) Determine a derivada direcional de f(x, y, z) = xy+yz+zx em P (1, 1, 3) na direção de Q(2, 4, 5). 17. Determine a taxa de variação máxima de f no ponto dado e a direção em que isso ocorre: (a) f(x, y) = 4y x, (4, 1) (b) f(x, y) = ln(xy 2 z 3 ), (1, 2, 3) (c) f(x, y, z) = tg(x + 2y + 3z), ( 5, 1, 1) 18. (a) Mostre que uma função diferenciável f decresce mais rapidamente em x na direção e sentido oposto à do vetor gradiente, ou seja, na direção f(x). (b) Utilize o resultado da letra (a) para determinar a direção e sentido onde f(x, y) = x 4 y x 2 y 3 decresce mais rapidamente no ponto (2,-3). 19. Trace o mapa de contorno de f(x, y) = x2 16 + y2 para k = 1, k = 2. Determine o 9 f(4, 3) e use-o para determinar a reta tangente à curva de nível da função no ponto (4, 3). Represente no mesmo gráfico no ponto (4, 3) a reta tangente e o vetor gradiente. 20. A temperatura de um ponto (x,y) de uma placa de metal no plano xy é T (x, y) = em o C. xy 1+x 2 +y 2 (a) Determine a taxa de variação da temperatura em (1,1) na direção e sentido do vetor 2i j. (b) Uma formiga em (1,1) precisa andar na direção na qual a temperatura baixa mais rapidamente. Determine um vetor unitário nesta direção. 3

21. Suponha que em certa região do espaço o potencial elétrico V seja dado por V (x, y, z) = 5x 2 3xy + xyz. (a) Determine a taxa de variação do potencial P(3,4,5) na direção do vetor v = i + j k. (b) Em que direção V varia mais rapidamente em P? (c) Qual a taxa máxima de variação em P? Seção 14.7 - Máximos e Mínimos de Funções de Várias Variáveis -Valores de máximos e mínimos locais 22. Suponha que (1,1) seja um ponto crítico de uma função f com derivadas de segunda ordem contínuas. Em cada caso, o que se pode pode dizer sobre f em (1,1)? (a) f xx (1, 1) = 4, f xy (1, 1) = 1, f yy (1, 1) = 2 (b) f xx (1, 1) = 4, f xy (1, 1) = 3, f yy (1, 1) = 2 23. Utilize as curvas de nível das figuras para predizer a localização dos pontos críticos de f e se f tem ponto de sela ou um máximo ou mínimo local em cada um desses pontos. Em seguida, empregue o teste da segunda derivada para confirmas suas predições. (a) f(x, y) = 4 + x 3 + y 3 3xy (b) f(x, y) = 3x x 3 2y 2 + y 4 24. Determine os valores máximos e mínimos locais e pontos de sela de cada função a seguir. Trace os gráficos da função em um software gráfico e utilize a janela de inspeção adequada para observar os aspectos mais importantes de cada função. (a) f(x, y) = y 2 + xy + 3y + 2x + 3 (b) f(x, y) = 9 2x + 4y x 2 4y 2 (c) f(x, y) = 1 3 x3 + 4 3 y3 x 2 3x 4y 3 (d) f(x, y) = 1 2 x4 2x 3 + 4xy + y 2 (e) f(x, y) = e x cos y (f) f(x, y) = x sen y (g) f(x, y) = e 2x x2 y 2 (h) f(x, y) = (x 2 + y 2 )e y2 x 2 4

25. Uma caixa de papelão sem tampa deve ter um volume de 4 m 3. Determine as dimensões que minimizem a quantidade de material utilizado. 26. Determine a distância mais curta do ponto (2,1,-1) ao plano 4x 3y + z = 5. 27. Determine os pontos do cone z 2 = x 2 + y 2 que estão mais próximos do ponto (4,2,0). 28. Deve-se construir um depósito retangular sem tampa com volume de V = 12m 3. O custo por material por m 2 do material usado é de R$ 4,00 para o fundo, R$ 3,00 para dois dos lados opostos e R$ 2,00 para os outros dois lados restantes. Determine as dimensões do depósito que minimize o custo. - Valores de máximos e mínimos absolutos (globais) 29. Determine os valores máximo e mínimo absolutos de f no conjunto D: (a) f(x, y) = x 2 + y 2 + x 2 y + 4, D={(x, y) x 1, y 1} (b) f(x, y) = x 2 4xy + y 3 + 4y, D é a região triangular de vértices (-1,-1), (7,-1), (7,7). (c) f(x, y) = 1 + xy x y, onde D é a região limitada pela parábola y = x 2 e a reta y = 4. (d) f(x, y) = x 2 + 4y 2 x + 2y, onde R é a região limitada pela elipse x 2 + 4y 2 = 1 (e) A temperatura T em qualquer ponto (x,y) do plano é dada por T (x, y) = 3y 2 + x 2 x. Qual a temperatura máxima e a mínima num disco fechado de raio 1 centrado na origem. (f) (a) Dê a definição de máximo e mínimo local de funções de várias variáveis. (b) Se f tem um máximo local em (a, b) o que você pode dizer de suas derivadas parciais em (a, b). (b) Defina pontos críticos. (c) Enuncie o Teorema dos Valores Extremos para as funções de duas variáveis. 5

Respostas: (1) a) (2 sen t + e t ) cos t) + (2e t + sen t)e t, b) π cos x cos y (sen x sen y)/(2 t), (2) (a) z/ s = 2x + y + xt + 2yt, z/ t = 2x + y + xs + 2ys; (3) W s (1, 0) = 52 e W t (1, 0) = 34 (4) a) 85, 178, 54; b) M u = 16, M v = 36, c) Y r = 1 + π 4, Y s = 2, Y t = 1 + π 4. (5) (6) a) z x = 3yz 2x 2z 3xy, z y = 3xz 2y 2z 3xy ; (07) 2 o C/s (08) -0,000031 A/s (09) descresce de 0,33 m/s por minuto (10) -118 Km/h (11) (12) (a) 2 3, (b) 2 + 3/2, (c) 3 3x y + 2 3 (13) 13.1) f(x, y) = 5y 2 12x 2 y, 10xy 4x 3, 4, 16, 172/13 13.2) f(x, y) = 2 cos(2x + 3y), 3cos(2x + 3y), 2, 3, 3 3 2 13.3) f(x, y, z) = e 2yz, 2xze 2yz, 2xye 2yz, 1, 12, 0, 22 3 14) -0,1 milibar/mi (15) (a) 4 3 3 4 10, (c) 30 (16) a) 2/5 (17) (a) 65, 1, 8, (b) 1, 0, 1, (c) 3, 1, 1, 1, (d) 1, 3, 6, 2, (e) 14, 1, 2, 3 (18) (b) 12, 92 (19) (20) (21) a) 32/ 3, b) 38, 6, 12, c)2 406 (22) (23) (24)(a)ponto de sela em (1,-2), (b) máximo f( 1, 1 2 ) = 11, (c) (3,1) é ponto de mínimo local e f(3,1)=-44/3, (-1,-1) é ponto de máximo local e f(-1,-1)=4/3 (3,-1) e (-1,1) são pontos de sela, (d) (4,-8) e (-1,2) são pontos de mínimos locais e seus valores são f(4,-8)=-64, f(- 1,2)=-3/2 e (0,0) é ponto de sela, (e) nenhum, (f) pontos de sela (0, nπ), sendo n Z. (g) máximo local em ( 1, 0). (h) f(0,0)=0 é mínimo local e (±1, 0) são pontos de sela. (25) 2x2x1 m 1 (26) 26 (27) (2, 1, ± 5) (28) 3, 2 e 2 m 29) (a) máximo f(±1, 1 = 7), mínimo f(0, 0) = 4. (b) mínimo f(-1,-1)=-8 e máximo f(7,7)=224. (c) máximo f(2,4)=3 e mínimo f(-2,4)=-9 (d) min. f( 1 2, 1 4 ) = 1 2 30) T ( 1 2, 0) = 1 4 u.t., máximo: T ( 1 4, ± 15 4 ) = 25 8 u.t 6