variasvariaveis
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| - | aaa | + | Uma curva parametrizada é uma função $ \gamma: I \rightarrow \mathbb{R}^n $ onde $ I \subset \mathbb{R} $ é um intervalo. Geralmente interpretamos $ \gamma(t) $ como " |
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| + | Exemplo: Considere duas partículas no espaço 3-dimensional movimentando conforme lei do Newton (atração entre elas). A posição de cada partícula é determinada por 3 coordenadas (que depende do tempo $ t $). Portanto $ \gamma_1, \gamma_2 : I \rightarrow \mathbb{R}^3 $ representam posição de cada partícula. Podemos juntar as duas e descrever a configuração do sistema de duas partículas como única função $ \Gamma: I \rightarrow \mathbb{R}^6. | ||
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| + | **Exemplo: | ||
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| + | Duas curvas $ \gamma_1, \gamma_2 $ podem ter o mesmo traço. Por exemplo $ \gamma_1(t)= (cos(t), sen(t)), t \in [0, 2\pi] $ , $ \gamma_2(t)= (sen(t), cos(t), t \in [0, 2\pi]) $ , $ \gamma_3(t)= (cos(2t), sen(2t), t \in [0, \pi]) $ e $ \gamma_4(t)= (cos(2t), sen(2t), t \in [0, 2\pi])$ | ||
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| + | todas tem o mesmo traço. | ||
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| + | Enquanto $ \gamma_1 $ inicia no tempo $ t=0 $ no ponto $ (1, 0) $ e traça no sentido anti-horário o círculo, a partícula seguindo regra definida por $ \gamma_2 $ inicia no ponto $ (0, 1) $ e vai no sentido horário. | ||
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| + | A curva $ \gamma_3 $ como $ \gamma_1 $ inicia no ponto $ (1, 0) $ porém percorre o circulo na metade do tempo (i. e $ \pi $). de fato a velocidade da partícula dobrou! | ||
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| + | Para uma curva $ \gamma: I \rightarrow \mathbb{R}^n $ podemos discutir continuidade e diferenciabilidade também. | ||
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| + | **Continuidade: | ||
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| + | Lembramos que se $ \gamma(t)= (\gamma_1(t), | ||
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| + | $ \|\gamma(t) - \gamma(t_0) \|= \sqrt{(\gamma_1(t)-\gamma_1(t_0))^2 + \cdots (\gamma_n(t)-\gamma_n(t_0))^2}$ | ||
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| + | Por outro lado | ||
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| + | $ |\gamma_i(t) - \gamma_i(t_0)| \leq \|\gamma(t) - \gamma(t_0)\| \leq \sqrt{n} max_{i=1, | ||
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| + | a desigualdade esquerda vale para todo $ 1 \leq i \leq n.$ | ||
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| + | Conclusão: A curva $ \gamma: I \rightarrow \mathbb{R}^n $ é contínua no ponto $ t_0 $ se somente se todas as funções $ \gamma_i : I \rightarrow \mathbb{R} $ são contínuas no ponto $ t_0. $ | ||
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| + | De uma forma similar podemos definir noção de limite e podemos provar que $ \lim_{t \rightarrow t_0} \gamma(t) = L= (l_1, \cdots, l_n) \in \mathbb{R}^n $ se somente se $ \lim_{t \rightarrow t_0} \gamma_i(t) = l_i $ para todo $ 1 \leq i \leq n. $ | ||
| + | |||
| + | **Diferenciabilidade: | ||
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| + | De uma forma similar as funções reais podemos definir a derivada para uma curva: Uma curva $ \gamma: I \rightarrow \mathbb{R}^n $ é diferenciável no ponto $ t=t_0 $ se | ||
| + | |||
| + | $ \lim_{h \rightarrow 0} \frac{\gamma(t_0+h) - \gamma(t_0}{h} $ | ||
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| + | existir e este limite é denotado por $ \gamma^{' | ||
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| + | É bom ressaltar que não podemos misturar o traço de uma curva (a figura geométrica) com ela, que é uma função. | ||
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| + | Exemplo: Considere $ \gamma: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R}^2 $ tal que $ \gamma(t)= (t^3, t^2). $ O traço desta curva é formado por pontos $ (x, y), x=t^3, y=t^2 $ Observe que $ \gamma^{' | ||
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| + | Veja o traço da curva abaixo e discute o bico que aparece no traço da curva e que mesmo assim a curva tem derivada no ponto $ t=0. $ Isto mostra que não devemos traço de uma curva com gráfico da função. | ||
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| + | Dada uma função $ \gamma: I \rightarrow \mathbb{R}^n$ escrevemos | ||
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| + | $ \gamma(t) = (\gamma_1(t), | ||
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| + | $ \gamma^{' | ||
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| + | **Reparametrização: | ||
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| + | Seja $ \gamma: [a, b] \rightarrow \mathbb{R}^n $ uma curva diferenciável no $ \mathbb{R}^n$ (nos pontos extremais consideramos apenas derivada lateral!) e $ \alpha: [c, d] \rightarrow [a,b] $ uma função diferenciável com derivada contínua. Suponhamos que $ \alpha^{' | ||
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| + | $ \eta: [c, d] \rightarrow \mathbb{R}^n $ também é uma curva diferenciável e seu traço coincide com traço de $ \gamma. $ | ||
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| + | Usando regra de cadeia podemos verificar que | ||
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| + | $ \eta^{' | ||
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| + | $ = \alpha^{' | ||
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| + | Ou seja a velocidade de $ \eta$ no momento $ t $ múltiplo positivo da velocidade de $ \gamma $ no momento $ \alpha(t) $. | ||
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| + | A curva $ eta $ é uma reparametrização de $ \gamma $ preservando a orientação. | ||
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| + | Se $ \alpha^{' | ||
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| + | Algumas propriedades da derivada: | ||
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| + | Colocamos como exercício: | ||
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| + | Sejam $ \gamma, \eta: I \rightarrow \mathbb{R}^n $ diferenciáveis, | ||
| + | $ (\gamma.\eta)^{' | ||
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| + | 2. Sejam $ \gamma: I \rightarrow \mathbb{R}^n $ e $ f : I \rightarrow \mathbb{R}$ diferenciáveis, | ||
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| + | $(f \gamma)^{' | ||
| + | |||
| + | 3. Sejam $ \gamma, \eta: I \rightarrow \mathbb{R}^3 $ diferenciáveis, | ||
| + | |||
| + | $ (\gamma \times \eta)^{' | ||
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