Clube da MatemáticaClube da Matemática
v1 · padrão canônico

Lição 1 — Funções de Várias Variáveis

Funções f: Rⁿ → R no espaço Rⁿ: topologia básica (abertos, fechados, compactos), domínio, imagem, gráficos, curvas e superfícies de nível.

Usado em: Cálculo 3 — Unidade 1 · USP MAT0216 · ITA MA-013

f:Rn→R,f(x1,…,xn)∈R;Ck={(x,y)∈D∣f(x,y)=k}  (curva de nıˊvel)f:\mathbb{R}^n\to\mathbb{R},\quad f(x_1,\ldots,x_n)\in\mathbb{R};\quad C_k = \{(x,y)\in D\mid f(x,y)=k\}\;\text{(curva de nível)}

Uma função de várias variáveis associa cada ponto de Rn\mathbb{R}^n a um número real. As curvas/superfícies de nível f=kf = k revelam a estrutura geométrica da função sem precisar do gráfico completo.

Escolha sua porta

Notação rigorosa, derivação completa, hipóteses

Espaço Rⁿ e topologia básica

Espaço Rⁿ

Rn={(x1,…,xn)∣xi∈R}\mathbb{R}^n = \{(x_1,\ldots,x_n)\mid x_i\in\mathbb{R}\} com norma euclidiana ∥x∥=x12+⋯+xn2\|\mathbf{x}\| = \sqrt{x_1^2+\cdots+x_n^2} e produto interno x⋅y=∑xiyi\mathbf{x}\cdot\mathbf{y} = \sum x_i y_i.

Distância: d(x,y)=∥x−y∥d(\mathbf{x},\mathbf{y}) = \|\mathbf{x}-\mathbf{y}\|.

Topologia básica

  • Bola aberta: Br(a)={x∈Rn∣∥x−a∥<r}B_r(\mathbf{a}) = \{\mathbf{x}\in\mathbb{R}^n\mid\|\mathbf{x}-\mathbf{a}\| < r\}.
  • Conjunto aberto: AA tal que todo a∈A\mathbf{a}\in A tem Br(a)⊂AB_r(\mathbf{a})\subset A para algum r>0r>0.
  • Conjunto fechado: complementar de aberto (contém todos os seus pontos de acumulação).
  • Compacto em Rn\mathbb{R}^n: limitado e fechado (Teorema de Heine-Borel).
  • Conexo: não pode ser escrito como união disjunta de dois abertos não-vazios.

Funções de várias variáveis

f:D⊂Rn→Rf: D\subset\mathbb{R}^n\to\mathbb{R}. O domínio natural é o maior DD onde ff está definida.

Gráfico: graf(f)={(x,y,f(x,y))∣(x,y)∈D}⊂R3\text{graf}(f) = \{(x,y,f(x,y))\mid(x,y)\in D\}\subset\mathbb{R}^3 (para n=2n=2).

Curva de nível: Ck={(x,y)∈D∣f(x,y)=k}C_k = \{(x,y)\in D\mid f(x,y) = k\} (análoga às isóbaras num mapa meteorológico).

Superfície de nível: Sk={(x,y,z)∈D∣f(x,y,z)=k}S_k = \{(x,y,z)\in D\mid f(x,y,z) = k\} (para f:R3→Rf:\mathbb{R}^3\to\mathbb{R}).

Exemplos resolvidos


Exercícios

Bloco A — Domínio e esboço

Bloco B — Superfícies de nível e topologia

Bloco C — Nível ITA/USP

Para continuar

  • Stewart, J. — Cálculo, vol. 2, §14.1 — Cengage, 8ª ed.
  • Guidorizzi, H.L. — Um Curso de Cálculo, vol. 2, §1.1–1.3 — LTC, 5ª ed.
  • Apostol, T.M. — Calculus, vol. 2, §2.1–2.4 — Wiley, 2ª ed.
  • Thomas, G.B. — Cálculo, vol. 2, §14.1 — Pearson, 14ª ed.
  • Lima, E.L. — Análise Real, vol. 2, §1 — IMPA, 4ª ed.

Atualizado em 2026-05-28 · Autor(es): Clube da Matemática

Achou um erro? Abra uma issue no GitHub ou submeta um PR — open source pra sempre.