User Tools

Site Tools


calculo1:grafico

Gráfico de funções:

Para esboçar gráfico de uma função (quando não temos geogebra disponível!) vamos primeiramente averiguar o domínio da função.

Em seguida os pontos críticos e averiguar pontos máximo, mínimo, inflexão. Para tal, precisamos fazer uma tabelinha de sinal das derivadas. Se acharmos pontos da interseção com eixo $ x $ (pode ser impossível ou difícil) e eixo $ y $ podemos ter uma precisão melhor.

Finalmente, vamos procurar possíveis assíntotas horizontais, verticais e oblíquas da função.

Exemplos:

Seja $ f: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{R}, f(x) = x^4 -x^3. $ Esboce o gráfico da $ f. $

Claro que domínio da $ f $ é toda reta real. Vamos calcular derivadas:

$ f^{'}(x)=4x^3-3x^2, f^{''}(x)=12x^2-6x. $

Assim concluímos que $ x=0, \frac{3}{4} $ são pontos críticos (onde a derivada se anula.) Pelo sinal da segunda derivada e teste da segunda derivada, o ponto $ \frac{3}{4} $ é mínimo local. enquanto o ponto $ x=0, \frac{1}{2} $ são pontos de inflexão.

É fácil ver que essa função não admite nenhuma assíntota.

Outro exemplo:

Esboce o gráfico da função $ f $ dada pela equação $ f(x)= x^2 sen(\frac{1}{x}) $ se $ x \neq 0 $ e $ f(0)=0. $ Ou seja a reta tangente no

ponto $ x=0 $ ao gráfico da função é horizontal.

Em todos os pontos exceto $ x=0 $ é fácil ver que a função é diferenciável. Verificaremos que no ponto $ x=0 $ também temos derivada. De fato anteriormente haviamos calculado $ f^{'}(0)=0. $ Para todos  $ x \neq 0 $:

$ f^{'}(x)= 2x sen(1/x) - cos(1/x) $

Para achar pontos críticos observe que se $ f^{'}(x)=0 $ então $ tg(1/x)=\frac{1}{2x}. $

Afirmação: Existem $ t_n \rightarrow \infty $ tais que $ tg(t_n)= \frac{t_n}{2}, tg(-t_n)= \frac{-t_n}{2},    $

Observe que isto implica que a  sequência $ x_n = \frac{1}{t_n} $ converge a zero e $ x_n, -x_n $ são pontos críticos.

Além disto, o sinal da derivada numa vizinhança pequena destes pontos altera:

$ f^{'}(x)= (2xcos(1/x)) (tg(1/x) - \frac{1}{2x}) $

em cada ponto $ x_n $ o segundo fator é zero e muda de sinal numa vizinhança pequena e o primeiro fator não altera sinal.

Portanto os pontos $ x_n $ são alternadamente pontos máximo e mínimo local.

Para ter uma precisão maior observe que $ |sen(1/x)| \leq 1 $ e portanto

$ -x^2 \leq f(x) \leq x^2. $

A prova da afirmação:  Basta observar que o gráfico da função $ t \rightarrow tg(t) $ e $ t \rightarrow t/2 $ se cruzam em infinitos pontos.

Exercício: Considere $ f(x)= \frac{x}{2}+ x^2sen(1/x), x \neq 0 $ e $ f(0)=0. $ Mostre que $ f^{'}(0) > 0 $ porém em nenhum intervalo em torno do ponto $ x=0 $ a função não é crescente!

Lembrem que se num intervalo a derivada for positiva, então a função é crescente! Neste exemplo apenas verificamos a positividade da derivada no ponto zero.

Pode esbocar o gráfica da $ f? $

calculo1/grafico.txt · Last modified: 2022/02/25 15:53 by 127.0.0.1