v1 · padrão canônico
Lição 6 — Derivadas Direcionais e Gradiente
Derivada direcional como taxa de variação em direção arbitrária; gradiente como vetor das derivadas parciais; direção de máximo crescimento; gradiente e superfícies de nível.
Used in: Cálculo 3 — Unidade 1 · USP MAT0216 · ITA MA-013
A derivada direcional em direção unitária é o produto interno do gradiente com . O gradiente aponta na direção de máximo crescimento e é perpendicular às superfícies de nível.
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Rigorous notation, full derivation, hypotheses
Definição e propriedades do gradiente
Derivada direcional
Para unitário ():
Se é diferenciável: .
Gradiente
Propriedades:
- (linearidade)
- (produto)
Direção de máximo/mínimo crescimento
(onde é o ângulo entre e ).
- Máximo: quando (direção do gradiente).
- Mínimo: quando (anti-gradiente).
- Zero: quando (tangente à superfície de nível).
Gradiente ⊥ superfície de nível
é perpendicular à superfície de nível que passa por .
Plano tangente à superfície em :
Exemplos resolvidos
Exercícios
Bloco A — Gradiente e derivada direcional
Bloco B — Plano tangente e ângulo
Bloco C — Nível ITA/USP
To continue
- Stewart, J. — Cálculo, vol. 2, §14.6 — Cengage, 8ª ed.
- Guidorizzi, H.L. — Um Curso de Cálculo, vol. 2, §3.3–3.5 — LTC, 5ª ed.
- Apostol, T.M. — Calculus, vol. 2, §6.16–6.17 — Wiley, 2ª ed.
- Thomas, G.B. — Cálculo, vol. 2, §14.5 — Pearson, 14ª ed.
- Marsden, J. & Tromba, A. — Vector Calculus, §2.3 — Freeman, 6ª ed.