Derivasda appt 2016 2

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1. REGRAS DE DERIVAÇÃO Considere u e v funções deriváveis de x, com k  IR e n  IR. As principais regras de derivação e derivadas das principais funções elementares segundo a Regra da Cadeia são:


Cálculo 1 - Derivadas Regras de derivação R1 - Derivada de uma função constante Se k é uma constante e f(x) = k para todo x, então f’(x) = 0. Exemplo Seja f(x) = 5  f’(x) = 0. Se aplicarmos a definição:

f ( x1  x)  f ( x1 ) f ' ( x1 )  lim x 0 x 55 f ' ( x1 )  lim  lim 0  0 x 0 x x 0


Cálculo 1 - Derivadas R2 - Derivada de uma função potência Se n é um número inteiro positivo e f(x) = xn, então: f’(x) = n. xn-1 Exemplo: Seja f(x) = x5  f’(x) = 5x4. R3 - Derivada de uma função multiplicada por k Sejam f uma função, k uma constante e g a função definida por g(x) = k.f(x), então: g’(x) = k.f’(x). Exemplo: f(x) = 8x2  f’(x) = 8.(2x) = 16x


Exemplos Exemplo 1 – Determinar a equação da reta tangente ao gráfico de f(x) = x2, no ponto de abscissa 1/2. 2

y  f ( x0 )  f ' ( x).( x  x0 )

y(ºC) y

1 1 1 y  f    f '  . x   2 2  2

y

1/4

 x0 = 1 2

x

x(h)

Por tan to :

1 1 1 onde : f       4 2 2

1 Cálculo de f '   2 f ' ( x)  2 x 1 1 f '    2.   1 2 2

1 1  y     1. x    4x - 4y - 1  0 2  4 


Exemplos Exemplo 2 – Determinar a equação da reta normal ao gráfico de f(x) = x2 + 1, no ponto de abscissa 1. y

Chamando de m1 o coeficiente angular da reta normal n, sua equação é :

Substituindo este valor em (2) :

y  f (1)  m1.( x  1)

m1  -

(1)

onde : f 1  12  1  2

Levando este valor de m1 em (1) :

Cálculo em m1 :

1 y  2   ( x  1)  2 x  2y - 5  0

Como a reta normal é perpendicular à reta tangente, chamando de m o coeficiente angular da tangente, temos :

f(1) = 2

0

x0 = 1

x

1 2

m1.m  1  m1  -

1 m

(2)

Assim, para calcularmos m, como f' (x)  2x  0  2x e m  f' (1), teremos : m  2 .1  2


Cálculo 1 - Derivadas R4 - Derivada da Soma • Sejam f e g duas funções e h a função definida por h(x) = f(x) + g(x). A derivada da soma é: h’(x) = f’(x) + g’(x). Exemplo: f(x) = 3x4 + 8x + 5 f’(x) = 3.(4x3) + 8.1 + 0 = f’(x) = 12x3 + 8 R5 - Derivada do Produto • Sejam f e g duas funções e h a função definida por h(x) = f(x) . g(x). A derivada do produto é: h’(x) = f (x) . g’(x) + f’(x).g(x)  y’ = u.v’ + u’.v Exemplo f(x) = (2x3 - 1)(x4 + x2) f’(x) = (2x3 - 1).(4x3 + 2x) + (x4 + x2).6x2


Cálculo 1 - Derivadas R6 - Derivada do quociente – Sejam f e g duas funções e h a função definida por h(x) = f(x) / g(x). A derivada do quociente é:

g ( x). f ' ( x)  f ( x).g ' ( x) h' ( x )  [ g ( x)]2

v.u 'u.v'  y'  v2

Exemplo: 2x4  3 f ( x)  2 x  5x  3

( x 2  5 x  3).(2.4 x 3  0)  (2 x 4  3)(2 x  5) f ' ( x)  ( x 2  5 x  3) 2 ( x 2  5 x  3).(8 x 3 )  (2 x 4  3)(2 x  5) f ' ( x)  ( x 2  5 x  3) 2


Exercícios de Fixação R1 - Derivada de uma função constante Se c é uma constante e f(x) = c para todo x, então f’(x) = 0. a)

b)

y 8 y  3

c)

y  5

c)

a)

b)

y  cos 

y  sen(3   ) ye

R2 - Derivada de uma função potência Se n é um número inteiro positivo e f(x) = xn, então f’(x) = n. xn-1. 8 y  x a) 3 b) y  x 1/ 2 c) y  x


Cálculo 1 - Derivadas R3 - Derivada de uma função multiplicada por uma constante

Sejam f uma função, k uma constante e g a função definida por g(x) = k.f(x) g’(x) = k.f’(x). 8 a) y  2x

3 y   5 x d)

3 g) y  5 / x

3 y  6 x b)

3 2 / 3 y  8 x e)

h) y  1 / x 2 / 3

1/ 2 y  4x c)

a/b y  ex f)

a/b y  e / x i)


4

Cálculo 1 - Derivadas - Derivada da Soma e da Diferença Sejam f e g duas funções e h a função definida por h(x) = f(x) + g(x). A derivada da soma é:

h’(x) = f ’(x) + g’(x)

A derivada da diferença é: h’(x) = f ’(x) - g’(x)

y  2 x8  x

y  5 x 3  4

y  5 / x 3  3x 2

y  6 x 3  2 x

y  83 x 2 / 3  x1/ 3

y  1 / x 2 / 3  2 x

y  4x

x 3 3x y  2 2

x5 x2 y  x ab ab

1/ 2

 3x  2


Cálculo 1 - Derivadas R5 - Derivada do Produto Sejam f e g duas funções e h a função definida por h(x) = f(x).g(x). A derivada do produto é h’(x) = f(x) . g’(x) + f ’(x) . g(x). d)

y  5 x 3 .4 x

g)

y  6 x 3 .2 x

e)

y  83 x 2 / 3 .x1/ 3

h)

y  4 x1/ 2 .3 x

f)

a)

y  2 x8 x

b) c)

1  y   3 x     6 x  1 x 

y  5 / x 3 .3x 2 y  1 / x 2 / 3 .2 x

i) y  x 2 x  1 3 x  2 


Cálculo 1 - Derivadas R6 - Derivada do quociente Sejam f e g duas funções e h a função definida por h(x) = f(x)/g(x) A derivada do quociente é:

g ( x). f ' ( x)  f ( x).g ' ( x) h' ( x )  [ g ( x)]2 3

y  (2 x  x) /( x  1) d) y  5 x /(3x  2) 3 2 / 3 3 / x1 / 3 e) y  8 x b) y  6 x /  2 x  3 3 4   x  1 2 x f) y  c) y  3 b2  x2 x 2 a)

8

g) h) i)

y

ax ax

y  ( x 2 / 3  2 x) / 2 x y  x 2 x  1 /  3x  2 


Cálculo 1 - Derivadas R7 - Seja f(x) = sen x, a derivada do seno é f’(x) = cos x. R8 - Seja f(x) = cos x, a derivada do cosseno é f’(x) = - sen x. R9 - Seja f(x) = cotg x, a derivada da cotangente é f’(x) = - cosec2 x. R10 - f(x) = sec x, a derivada da secante é f’(x) = sec x . tg x. R11 - f(x) = cosec x, a derivada da cosec é f’(x) = -cosec x . cotg x.


Cálculo 1 - Derivadas R12 - Regra da Cadeia Se f e g são funções diferenciáveis, então a derivada da função composta f(g(x)) é dada por: [f(g(x))]’ = f’(g(x)) . g’(x) Exemplo – Calcule a derivada de h(x) = (2x + 1)10. A função h(x) é composta, f(x) = x10 e g(x) = 2x + 1. Pela regra da cadeia, temos h’(x) = f‘(g(x)) . g’(x) = 10.(2x + 1)9.2 = 20(2x + 1)9


Cálculo 1 - Derivadas R12) Regra da Cadeia Se f e g são funções diferenciáveis, então a derivada da função composta f(g(x)) é dada por: [f(g(x)]’ = f’(g(x)) . g’(x) a) y  ( 2 x  3)8

2 5

2

b) y  x  a

c) y  1  3 x

a x  d) y   a x

3 3

1 x e) y  1 x

2 f) y  2 x  3

2


Cálculo 1 - Derivadas R13 - Derivada da função logarítmica neperiano ou natural Seja f(x) = lnx, sua derivada é; f’(x) = 1/x. 2 f ( x )  ln( 3 x  x), então Exemplo: 1 6x 1 f ' ( x)  2 .(6 x  1)  2 3x  x 3x  x

R14 - Derivada da função logarítmica de base a Seja f(x) = loga(x), sua derivada é; f’(x) = 1/x . lna Exemplo:

f ( x)  log10 x, então 1 f ' ( x)  x. ln 10


Cálculo 1 - Derivadas R15 - Derivada da função exponencial de base “e” Seja f(x) = ex, sua derivada é a própria f’(x) = ex. R16 - Derivada da função exponencial de base “a” Seja f(x) = ax, sua derivada é: f’(x) = ax . lna


DERIVADAS

DIFERENCIAIS

NOTAÇÃO DE LAGRANGE

=0

dk = 0

(k)´= 0

d(ku) = 0

(ku)´= 0

d(u+v) = du+dv

(u+v)´= u´+ v´

d(u.v) = vdu + udv

(uv)´= u´v+v´u

(u + v) =

+

d(u/v) = (vdu –udv)/v2

(u/v)´= (u’v – v’u)/v2

n-1 d(un) = n.u .du +

(un)´= n.un-1.u´

d(eu) = eu.du

(eu)´= eu.u´


DERIVADAS

DIFERENCIAIS

NOTAÇÃO DE LAGRANGE

d(au) = au.lna.du

(au)’ = au.lna.u’

d(senu) = cosu.du

(senu)’ = cosu.u’

d(cosu) = - senu.du

(cosu)’ = -senu.u’

d(lnu) = (1/u).du

(lnu)´= (1/u).u’

d(arctgu) = du/ (1+u2)

(arctgu)’ = u’/(1+u2)


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