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Elementos sobre a função implícita, Resumos de Cálculo Diferencial e Integral

Derivada Implícita: explicação sobre o conteúdo.

Tipologia: Resumos

2020

Compartilhado em 23/10/2020

usuário desconhecido
usuário desconhecido 🇧🇷

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Função Implícita
A maioria das funções que lidamos até agora foi da forma y = f(x), em que y é expresso diretamente
ou explicitamente em termos de x. Acontece com frequência de y ser definido como uma função de x por
meio de uma equação em x e y.
Definição: Consideremos uma equação nas variáveis x e y. Dizemos que uma função y=f(x) é definida
implicitamente por tal equação ou que tal equação define implicitamente y =f(x) se para todo x no domínio
de f o ponto (x,f(x)) satisfaz a equação. Em outras palavras o gráfico de f coincide com parte do gráfico da
equação.
Exemplo1. As funções
𝑦 =
25 𝑥!
e
𝑦 =
25 𝑥!
são definidas implicitamente pela equação
𝑥!+ 𝑦!=25
, pois para todo
𝑥 [−5, +5]
, tem-se
𝑥!+ (
25 𝑥!
"
#)!=25
. Os gráficos dessas funções
são a metade superior e a metade inferior da circunferência de raio 5, mostrada na Fig. 2.
A curva mostrada na Fig. 1, que são os pontos que satisfazem a equação
𝑥$+ 𝑦$ 9𝑥𝑦 = 01
, não é
gráfico de nenhuma função de x. Entretanto ela pode ser dividida em arcos, cada um desses arcos é um
gráfico de uma função de x. E se fosse pedido para encontrarmos a inclinação da reta tangente a curva1
𝑥$+ 𝑦$ 9𝑥𝑦 = 0
no ponto (2,4)? Observe que não é fácil explicitar y nessa equação!
Obs.: Mesmo sem conseguir isolar o y numa equação, é possível mostrar que tal equação define
implicitamente y =f(x). Esse resultado é dado no teorema das funções implícitas dado no cálculo II.
O que a gente vai ver a seguir é: Como calcular
%&
%'
sem explicitar y na equação.
DERIVAÇÃO IMPLÍCITA
Supondo que uma equação em x e y define implicitamente y = f(x), podemos determinar
𝑓′
, sem
explicitar f(x). Basta usar a regra da cadeia para derivar ambos os lados da equação e depois isolar
𝑓′
.
Fig.1 Fólio de Descartes
𝑥$+ 𝑦$ 9𝑥𝑦 = 0
Fig.2 Circunferência de raio 5
𝑥!+ 𝑦!=25
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Função Implícita A maioria das funções que lidamos até agora foi da forma y = f(x), em que y é expresso diretamente ou explicitamente em termos de x. Acontece com frequência de y ser definido como uma função de x por meio de uma equação em x e y. Definição: Consideremos uma equação nas variáveis x e y. Dizemos que uma função y=f(x) é definida implicitamente por tal equação ou que tal equação define implicitamente y =f(x) se para todo x no domínio de f o ponto (x,f(x)) satisfaz a equação. Em outras palavras o gráfico de f coincide com parte do gráfico da equação. Exemplo1. As funções 𝑦 = √ 25 − 𝑥!^ e 𝑦 = −√ 25 − 𝑥!^ são definidas implicitamente pela equação 𝑥!^ + 𝑦!^ = 25 , pois para todo 𝑥 ∈ [− 5 , + 5 ], tem-se 𝑥!^ + ( (^) "√ 25 − 𝑥!

)!^ = 25. Os gráficos dessas funções são a metade superior e a metade inferior da circunferência de raio 5, mostrada na Fig. 2. A curva mostrada na Fig. 1, que são os pontos que satisfazem a equação 𝑥$^ + 𝑦$^ − 9 𝑥𝑦 = 0 , não é gráfico de nenhuma função de x. Entretanto ela pode ser dividida em arcos, cada um desses arcos é um gráfico de uma função de x. E se fosse pedido para encontrarmos a inclinação da reta tangente a curva 𝑥$^ + 𝑦$^ − 9 𝑥𝑦 = 0 no ponto (2,4)? Observe que não é fácil explicitar y nessa equação! Obs.: Mesmo sem conseguir isolar o y numa equação, é possível mostrar que tal equação define implicitamente y =f(x). Esse resultado é dado no teorema das funções implícitas dado no cálculo II. O que a gente vai ver a seguir é: Como calcular %& %' sem explicitar y na equação. DERIVAÇÃO IMPLÍCITA Supondo que uma equação em x e y define implicitamente y = f(x), podemos determinar 𝑓′, sem explicitar f(x). Basta usar a regra da cadeia para derivar ambos os lados da equação e depois isolar 𝑓′. Fig.1 Fólio de Descartes 𝑥$^ + 𝑦$^ − 9 𝑥𝑦 = 0 Fig.2 Circunferência de raio 5 𝑥!^ + 𝑦!^ = 25

Exemplo1. Sabendo que y = f(x) é definida implicitamente por x.y =1, determine 𝑓′

Exemplo 3. Seja 𝑛 ∈ ℝ, mostre que se 𝑦 = 𝑥(^ então 𝑦)^ = 𝑛𝑥("*.

Exemplo 4. Sabendo que y = f(x) é definida implicitamente por 𝑥!𝑦!^ + 𝑠𝑒𝑛𝑦 = 0 , determine 𝑓′ Exercício i) Sabendo que y = f(x) é definida implícitamente pela equação x^2 + y^2 = 25, encontre 𝑓′. ii) Encontre o coeficiente angular da reta tangente ao círculo x^2 + y^2 = 25 no ponto (3,4).