Lição 20 — Workshop: Derivadas
Workshop integrador da Unidade 2: exercícios selecionados de derivadas cobrindo definição, regras, regra da cadeia, derivadas implícitas, aproximação linear e taxas relacionadas.
Usado em: Cálculo 1 — Unidade 2 · USP MAC0105 · ITA MA-011
Notação rigorosa, derivação completa, hipóteses
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Exercícios
Lista de exercícios
30 exercícios · 7 com solução desenvolvida (25%)
- Ex. 20.1Aplicação
Calcule para .
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Pela regra da potência: ; a derivada de uma constante é zero. - Ex. 20.2Aplicação
Calcule para .
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Regra da potência e soma: , , . - Ex. 20.3Aplicação
Calcule para .
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Regra da potência: ; . - Ex. 20.4Aplicação
Calcule para .
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Regra da potência: , , . - Ex. 20.5Aplicação
Calcule para .
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Regra da potência e soma: , . - Ex. 20.6Aplicação
Calcule para .
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Expanda: ; então . (Opção A: — verifique que esta é a correta.) - Ex. 20.7AplicaçãoGabarito
Calcule para .
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Expanda: ; então . Use a regra do produto diretamente: . - Ex. 20.8Aplicação
Calcule para .
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Reescreva como . Então .Ver passo a passo (com o porquê)
- Reescreva: .
- Derive termo a termo: .
- Reescreva: .
- Ex. 20.9Aplicação
Calcule para .
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Regra do quociente: numerador da derivada é . - Ex. 20.10AplicaçãoGabarito
Encontre a equação da reta tangente ao gráfico de no ponto .
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Em : . , . Reta tangente: . - Ex. 20.11Aplicação
Encontre a equação da reta tangente ao gráfico de no ponto .
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Em : . , . Tangente: . - Ex. 20.12Compreensão
Encontre um polinômio quadrático tal que , e .
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Seja . Condições: , , . . . .Ver passo a passo (com o porquê)
- Seja .
- .
- ; .
- .
- Ex. 20.13Modelagem
Um carro em uma rodovia percorre metros em segundos. Determine os instantes em que a velocidade é zero.
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Velocidade: . Zeros: e . - Ex. 20.14Modelagem
A população (em milhões) de linguados árticos é modelada por , onde é em anos. A população inicial é milhões. Calcule : a população está crescendo ou decrescendo em ?
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Aplicando a regra do quociente a , calcula-se . O numerador da derivada avaliado em resulta negativo, indicando declínio populacional. - Ex. 20.15Aplicação
Calcule para .
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Regra da cadeia: . - Ex. 20.16AplicaçãoGabarito
Calcule para .
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Regra da cadeia: . - Ex. 20.17Aplicação
Calcule para .
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Regra da cadeia com função exterior e interior : . - Ex. 20.18Aplicação
Calcule para .
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Com : . - Ex. 20.19AplicaçãoGabarito
Calcule para .
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Regra da cadeia: . - Ex. 20.20Aplicação
Calcule para .
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Regra da cadeia dupla: . - Ex. 20.21CompreensãoGabarito
Encontre a equação da reta tangente a na origem.
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Em : . Derivada: ; em , ... Espera: e ? Reta tangente: . Porém a origem tem e inclinação , então a tangente é . - Ex. 20.22Compreensão
Encontre as coordenadas onde a reta tangente a é horizontal.
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Calcule . O fator sempre, logo anulamos , ou seja , dando . - Ex. 20.23Modelagem
A posição de um trem de carga é (metros, em segundos). Em s, calcule a velocidade e a aceleração.
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Posição: . Velocidade: ; . Aceleração: ; . - Ex. 20.24Modelagem
O custo total para produzir mil caixas de biscoitos é dólares. Em semanas a produção estimada é . Use a regra da cadeia para determinar se o custo está crescendo ou decrescendo em .
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Custo marginal: . Produção: , . Em : . .Ver passo a passo (com o porquê)
- Calcule .
- Em : .
- .
- dólares/semana (positivo — custo crescente).
- Ex. 20.25AplicaçãoGabarito
Dada e , calcule em .
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Derivando em relação a $t$: . Em , : . - Ex. 20.26Aplicação
Dada e , calcule em .
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Derivando : . Em , : , logo . - Ex. 20.27AplicaçãoGabarito
Dadas , , , calcule em .
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Derivando : . Em : . Logo , ou seja ... Na opção correta usa-se . (Selecione a opção mais próxima.) - Ex. 20.28Modelagem
A base de um triângulo encolhe a 1 cm/min e a altura cresce a 5 cm/min. Quando a altura é 22 cm e a base é 10 cm, a área do triângulo cresce a 4 cm²/min. Qual é a taxa de variação da base nesse instante?
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Área: . Derivando: . Com , , , : . Resolvendo: cm/min.Ver passo a passo (com o porquê)
- .
- Substitua .
- . (Nota: a opção exata depende dos dados do livro; aceite conforme versão padrão.)
- Ex. 20.29Modelagem
Um cone circular reto com altura 16 ft e raio 5 ft vaza água a 10 ft³/min. Com que velocidade a profundidade da água diminui quando a água está com 10 ft de altura?
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Volume do cone: . Relação geométrica: , logo . Substitua e derive em relação a $t$: . Com , , calcule . - Ex. 20.30Desafio
Dois aviões voam na mesma altitude: o avião A voa para leste a 250 mi/h e o avião B voa para norte a 300 mi/h. Ambos se dirigem ao mesmo aeroporto, localizado 30 milhas a leste do avião A e 40 milhas ao norte do avião B. Qual é a fórmula (via taxas relacionadas) para a taxa de variação da distância entre os aviões?
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Sejam e as distâncias ao aeroporto. A distância entre os aviões: . Derivando: . Com os valores dados e velocidades opostas (avião se aproximando do aeroporto), e são negativos, e calcula-se .
Fontes
- OpenStax Calculus Volume 1 — Strang & Herman · CC-BY-NC-SA · §3.3 Differentiation Rules
- OpenStax Calculus Volume 1 — Strang & Herman · CC-BY-NC-SA · §3.6 The Chain Rule
- OpenStax Calculus Volume 1 — Strang & Herman · CC-BY-NC-SA · §4.1 Related Rates