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Lição 5 — Regra da Cadeia para Várias Variáveis

Regra da cadeia multivariável: derivada de composições f(x(t),y(t)), f(x(s,t),y(s,t)), derivação implícita e casos gerais com diagramas de árvore.

Used in: Cálculo 3 — Unidade 1 · USP MAT0216 · ITA MA-013

dzdt=zxdxdt+zydydt;zs=zxxs+zyys\frac{dz}{dt}=\frac{\partial z}{\partial x}\frac{dx}{dt}+\frac{\partial z}{\partial y}\frac{dy}{dt};\quad \frac{\partial z}{\partial s}=\frac{\partial z}{\partial x}\frac{\partial x}{\partial s}+\frac{\partial z}{\partial y}\frac{\partial y}{\partial s}

A regra da cadeia soma todas as contribuições de cada variável intermediária. O diagrama de árvore organiza os caminhos: cada caminho é um produto de derivadas, e a soma é a derivada total.

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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Casos da regra da cadeia

Caso 1: z=f(x,y)z = f(x,y), x=x(t)x = x(t), y=y(t)y = y(t)

dzdt=fxdxdt+fydydt\frac{dz}{dt} = \frac{\partial f}{\partial x}\frac{dx}{dt} + \frac{\partial f}{\partial y}\frac{dy}{dt}

(Requer ff diferenciável e x,yx,y deriváveis.)

Caso 2: z=f(x,y)z = f(x,y), x=x(s,t)x = x(s,t), y=y(s,t)y = y(s,t)

zs=fxxs+fyys;zt=fxxt+fyyt\frac{\partial z}{\partial s} = \frac{\partial f}{\partial x}\frac{\partial x}{\partial s} + \frac{\partial f}{\partial y}\frac{\partial y}{\partial s};\quad \frac{\partial z}{\partial t} = \frac{\partial f}{\partial x}\frac{\partial x}{\partial t} + \frac{\partial f}{\partial y}\frac{\partial y}{\partial t}

Caso geral: z=f(x(t))\mathbf{z} = f(\mathbf{x}(\mathbf{t})), x:RmRn\mathbf{x}:\mathbb{R}^m\to\mathbb{R}^n, f:RnRf:\mathbb{R}^n\to\mathbb{R}

ftj=i=1nfxixitj\frac{\partial f}{\partial t_j} = \sum_{i=1}^n \frac{\partial f}{\partial x_i}\frac{\partial x_i}{\partial t_j}

(Produto de matrizes jacobianas: Df=fJxDf = \nabla f\cdot J_{\mathbf{x}}.)

Derivação implícita via regra da cadeia

Se F(x,y)=0F(x,y) = 0 define y=y(x)y = y(x) implicitamente:

Fx+Fydydx=0dydx=FxFyF_x + F_y\frac{dy}{dx} = 0 \Rightarrow \frac{dy}{dx} = -\frac{F_x}{F_y}

Se F(x,y,z)=0F(x,y,z) = 0 define z=z(x,y)z = z(x,y):

zx=FxFz;zy=FyFz\frac{\partial z}{\partial x} = -\frac{F_x}{F_z};\quad \frac{\partial z}{\partial y} = -\frac{F_y}{F_z}

Exemplos resolvidos


Exercícios

Bloco A — Regra da cadeia

Bloco B — Derivação implícita

Bloco C — Nível ITA/USP

To continue

  • Stewart, J. — Cálculo, vol. 2, §14.5 — Cengage, 8ª ed.
  • Guidorizzi, H.L. — Um Curso de Cálculo, vol. 2, §3.1–3.2 — LTC, 5ª ed.
  • Apostol, T.M. — Calculus, vol. 2, §6.13–6.15 — Wiley, 2ª ed.
  • Thomas, G.B. — Cálculo, vol. 2, §14.5 — Pearson, 14ª ed.
  • Lima, E.L. — Análise no Espaço Rⁿ, §4 — IMPA, 3ª ed.

Updated on 2026-05-28 · Author(s): Clube da Matemática

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