direcional
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| Line 1: | Line 1: | ||
| Vamos iniciar com uma condição necessária para diferenciabilidade de uma função $ | Vamos iniciar com uma condição necessária para diferenciabilidade de uma função $ | ||
| - | Proposição: | + | **Proposição: |
| Demonstração: | Demonstração: | ||
| Line 7: | Line 7: | ||
| $ | $ | ||
| - | Se multiplicarmos por $ \|(h, k)\| $ o limite acima ainda converge | + | Se multiplicarmos por $ \|(h, k)\| $ o limite acima ainda converge |
| $ | $ | ||
| - | Já que $ \ \lim_{(h, k) \rightarrow (0, 0)} \frac{\partial f}{\partial x} (a) .h + \frac{\partial f}{\partial y} (a). k= 0$ | + | Já que $ \ \lim_{(h, k) \rightarrow (0, 0)} \frac{\partial f}{\partial x} (a) .h + \frac{\partial f}{\partial y} (a). k= 0$, então $ |
| - | então $ | + | O que implica |
| - | + | ||
| - | que implica | + | |
| $ | $ | ||
| - | Como observamos anteriormente as derivadas parciais de uma função podem existir sem que a função seja diferenciável no ponto. | + | Como observamos anteriormente, as derivadas parciais de uma função podem existir sem que a função seja diferenciável no ponto. |
| - | Dado $ a $ no interior do domínio da função $ f $ quando as derivadas parciais existirem denotamos por gradiente de $ f $, o seguinte vetor: | + | Dado $ a $ no interior do domínio da função $ f $, quando as derivadas parciais existirem denotamos por <color #ed1c24>gradiente</ |
| - | $ | + | $ |
| - | Proposição: | + | **Proposição: |
| - | Exemplo: Considere $ f: \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R}, f(x, y)= x^2 - y^2.$ Então no ponto $ a=(0, 0) $ temos $ | + | <color #ed1c24>Exemplo:</ |
| $ | $ | ||
| Line 33: | Line 31: | ||
| e assim temos que ambas as derivadas parciais são funções contínuas no ponto $ a.$ Portanto pela proposição acima, $ f $ é diferenciável no ponto $ a $ e sua derivada é $ | e assim temos que ambas as derivadas parciais são funções contínuas no ponto $ a.$ Portanto pela proposição acima, $ f $ é diferenciável no ponto $ a $ e sua derivada é $ | ||
| - | Olhar geométrico: A equação do plano tangente ao gráfico da função é $ | + | ====Olhar geométrico==== |
| + | |||
| + | A equação do plano tangente ao gráfico da função é $ | ||
| {{ : | {{ : | ||
| - | Compare este exemplo com função dada por $ f(x, y)= \frac{x^2y}{x^2 + y^2}$ que não existia plano tangente ao gráfico! | + | Compare este exemplo com função dada por $ f(x, y)= \frac{x^2y}{x^2 + y^2}$, que não existia plano tangente ao gráfico! |
| - | Lembramos | + | Lembremos |
| Entretanto, uma função pode ser diferenciável sem que as derivadas parciais sejam contínuas. | Entretanto, uma função pode ser diferenciável sem que as derivadas parciais sejam contínuas. | ||
| - | Exemplo: $ f(x, y) = (x^2 + y^2) sen(\frac{1}{x^2+y^2}), | + | <color #ed1c24>Exemplo:</ |
| - | Derivadas direcionais: | + | =====Derivadas direcionais===== |
| - | Até agora definimos derivadas parciais $ \frac{\partial f}{\partial x_i}, i=1, \cdots , n$ e também derivada como uma transformação linear. Já meniconamos | + | Até agora definimos derivadas parciais $ \frac{\partial f}{\partial x_i}, i=1, \cdots , n$ e também |
| Pela definição da derivada no ponto $ a = (a_1, \cdots, a_n) $, se $ [d_1, \cdots, d_n] $ representar a matriz da derivada no ponto $ a: $ | Pela definição da derivada no ponto $ a = (a_1, \cdots, a_n) $, se $ [d_1, \cdots, d_n] $ representar a matriz da derivada no ponto $ a: $ | ||
| - | $ \lim_{h \rightarrow 0} \frac{f(a+h)-f(a) - (d_1h_1+ \cdots + d_n h_n) }{\|h\|} = 0. $ Lembrem que $ h= (h_1, \cdots, h_n)$ e convergência $ h \rightarrow 0 $ está acontecendo em $ \mathbb{R}^n. $ | + | $ \lim_{h \rightarrow 0} \frac{f(a+h)-f(a) - (d_1h_1+ \cdots + d_n h_n) }{\|h\|} = 0. $ Lembrem que $ h= (h_1, \cdots, h_n)$ e a convergência $ h \rightarrow 0 $ está acontecendo em $ \mathbb{R}^n. $ |
| - | Portanto se substituirmos $ h= (0, \cdots, h_i, \cdots, 0)$ (convergir | + | Portanto se substituirmos $ h= (0, \cdots, h_i, \cdots, 0)$ (convergindo |
| - | $ \lim_{h_i \rightarrow 0} \frac{f(a_1, | + | $ \lim_{h_i \rightarrow 0} \frac{f(a_1, |
| + | |||
| + | Isto implica que | ||
| $ d_i = \frac{\partial f}{\partial x_i} (a). $ | $ d_i = \frac{\partial f}{\partial x_i} (a). $ | ||
| - | Como falamos anteriormente, | + | Como falamos anteriormente, |
| - | Considere $ v \in \mathbb{R}^n$ um vetor com norma um ( $ \|v\|=1. $ Então definimos a derivada na direção $ v $ como: | + | Considere $ v \in \mathbb{R}^n$ um vetor com norma 1 ( $ \|v\|=1. $ Então definimos a derivada na direção $ v $ como: |
| $ D_v f(a) = \lim_{t \rightarrow 0} \frac{f(a+tv) - f(a)}{t} $ e lembramos que as derivadas parciais $ \frac{\partial f}{\partial x_i}(a) $ são calculadas quando $ v = e_i = (0, \cdots, 1, \cdots, 0) $ onde $ 1 $ está na posição $ i. $ | $ D_v f(a) = \lim_{t \rightarrow 0} \frac{f(a+tv) - f(a)}{t} $ e lembramos que as derivadas parciais $ \frac{\partial f}{\partial x_i}(a) $ são calculadas quando $ v = e_i = (0, \cdots, 1, \cdots, 0) $ onde $ 1 $ está na posição $ i. $ | ||
| - | Exemplo: Calcule a derivada direcional $ D_v f (a) $ onde $ f(x, y) =x^2 + y^2 , v=(-1, 0)$ e $ a=(0, 1). $ | + | <color #ed1c24>Exemplo:</ |
| Por definição precisamos calcular | Por definição precisamos calcular | ||
| Line 71: | Line 73: | ||
| $ \lim_{t \rightarrow 0} \frac{f(a+tv)- f(a)}{t} = \lim_{t \rightarrow 0} \frac{(-t)^2 + 1 -1}{t} =0. $ | $ \lim_{t \rightarrow 0} \frac{f(a+tv)- f(a)}{t} = \lim_{t \rightarrow 0} \frac{(-t)^2 + 1 -1}{t} =0. $ | ||
| - | Existe uma forma simples para calcular derivadas direcionais a partir da derivada. De fato | + | Existe uma forma simples para calcular derivadas direcionais a partir da derivada. De fato, $ D_v f(a) = \nabla f(a) \cdot v$, onde $ \nabla f$ é o vetor gradiente e o produto é o produto interno entre vetores. Para isto basta observar a definição da derivada da função no ponto $ a.$ Se $ \nabla f(a) = (d_1, \cdots, d_n) $ então já que $ \|v\|=1$: |
| - | + | ||
| - | $ D_v f(a) = \nabla f(a) . v$ onde $ \nabla f$ é o vetor gradiente e o produto é produto interno entre vetores. Para isto basta observar a definição da derivada da função no ponto $ a.$ Se $ \nabla f(a) = (d_1, \cdots, d_n) $ então já que $ \|v\|=1$: | + | |
| - | $ \lim_{t \rightarrow 0} \frac{f(a+tv) - f(a) - \nabla f(a) . tv}{ t} =0$ e isto mostra que a derivada | + | $ \lim_{t \rightarrow 0} \frac{f(a+tv) - f(a) - \nabla f(a) . tv}{ t} =0$ e isto mostra que as derivadas |
| - | Um resultado importante | + | **Um resultado importante |
| - | Teorema: Seja $ f: \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R}$ uma função diferenciável. Então o vetor gradiente no ponto $ a $ do domnínio | + | **Teorema:** Seja $ f: \mathbb{R}^2 \rightarrow \mathbb{R}$ uma função diferenciável. Então o vetor gradiente no ponto $ a $ do domínio |
| - | (vamos | + | Vamos demonstrar depois de falar da regra de cadeia, porém |
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