Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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Aprendendo Calculo de Varias Variaveis

Waldecir Bianchini     

 

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Ao Daniel

 

Uma vida minha que segue   . . .

 

 

 

 

 

 

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Agradeço, in memoriam, ao Professor Ivo Fernandez Lopez, que nos deixou prematuramente, pela revisão 

criteriosa deste livro, bem como muitas observações e sugestões valiosas.

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 R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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y + 2xy = 3x2 , xy + sen x y  =  ex ,   3y + 4y + 5y = cos x

 

 

 

 

 

 

   f 

 

  f (x) dx

 

 F 

   f 

   F 

   F  = f 

 

F   =  f  ⇐⇒ 

  f (x) dx =  F (x)

 F 

 

 F (x) = cos(x)

 

F (x) =

   cos x dx = sen x + c ,

 c

 

 

   m

 

 v

   t

   a

 

 

 p =  mg  

  g  

 

F   = ma  =  p  =  mg   =⇒   dv

dt  = g  =⇒ v(t) = gt + c

 

 

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 v(0) = 0

   v(t) =   gt

 

 v(0) = v0  

  v(t) = gt + v0  

 v(t)

   g

 

 

 g = 9, 8

 

 

dvdt

  = g

 x(t)

   t

 

dx

dt  = v(t) = gt + v0  =⇒ x(t) =

 1

2gt2 + v0t + c

 x(0) = x0  

  x(t) =   12

gt2 + v0t + x0  

   

 

 

mdv

dt  = mg − kv  =⇒  dv

dt  = g −   k

mv

 

 k

 

 

 

 

g = 9, 8   ms2  

  m = 20 kg  

 k = 5   kg

 

dvdt

  = 9, 8 −   v4

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 t × v

 

 v

   v  = 60

 

  dvdt

  = −5, 2  

t  

 t

   v = 60

 

 40 m/s

 

 

 40 m/s

 

 

k

m = h

 

dv

dt  = g − hv ⇐⇒   1

g − hv

dv

dt  = 1

 

 t

    1

g − hv

dv

dt dt =

   dt =  t + c1  

 

v = v(t)  

  dv = v (t)dt 

    1

g − hv

dv

dt dt =

   1

g − hv dv

 

 u =  g − hv ⇒ du = −h dv

    1

g − hv dv  = −1

h

   1

u du  = −1

h  ln |u| + c2 = −1

h  ln |g − hv| + c2  

 

−1

h   ln |g − hv| + c2 = t + c1 ⇐⇒ ln |g − hv| = −ht − hc1 + c2  = −ht + c3

 c3 = −hc1 + c2  

|g − hv| = e−ht+c3 =⇒ g − hv = ±e−ht+c3 = ce−ht =⇒ v = v(t) =  g

h − ce−ht

 c = ±ec3

 c

 

 v(0) = 0

 

v(0) =  g

h − c = 0 =⇒ c =

  g

h

 

v(t) =  gh

(1 − e−ht)  

 v(0) = 0

   v(0) = 60

 

 

v(t) →   gh  

  t → ∞  

limt→0

v(t) =  g

h

 v  =   g

h  

 0 = 0

 

 

dx

dt  =  v(t)

 

 

x(0) = 0  

x(t) =  g

ht +

  g

h2

e−ht − 1

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 v

 t

   t

   v

 

 

dy

dx = g(x) h(y)

 

 

1

h(y) dy  = g(x) dx

     1

h(y) dy  =

   g(x) dx

 

 y =  f (x)

 

dy

dx  = g(x) h(y) =⇒  1

h(f (x)) f (x) = g(x) =⇒     1

h(f (x)) f (x) dx = 

  g(x) dx  

 y = f (x) ⇒ dy =  f (x) dx

    1

h(y) dy  =

   g(x) dx

   

 

dy

dx = xy

 

  dy

dx =

  y cos x

1 + 2y2  

dy

dx = 3y + 5

      1

y dy  =

   x dx

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ln |y| = x2

2  + C 1 =⇒ |y| = e

x2

2 ec1 =⇒ y  = ±ec1ex2

2 = cex2

2 ,   0 = c ∈ R

 y = 0

 

y  =  ce

x2

2

, c ∈ R

 c

 

 y = xy

   

   1 + 2y2

y   dy  = 

  cos x dx =⇒ (

1

y  + 2y) dy  = cos x dx =⇒ ln |y| + y

2

= senx + c

 y

   x

 

 

 y = 0

 

 

dydx

 =   y cosx1+2y2

   3y + 5

= 0

 

dy

3y + 5 = dx ⇒ ln |3y + 5| = x + c1 ⇒ y =

 −5 ± ec1e3x

3

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 y = −5

3  

  ec1 = c  

 

y = −5 + ce3x

3  ,

 c ∈ R

 

 y  = 3y + 5

 y = −5

3

   

 

y(x) + p(x)y(x) = q (x)  

 

y + py  = q ,

  p =  p(x)

   q  =  q (x)

   I  ⊂ R

 

 1a

  p  =  p(x)

   q  =  q (x)

 

 

dv

dt  +

  k

m v =  g .

 y  + 3y   =   x

 

 

 

 F   = f 

 

 

 

u  

u(y + py) = (uy)  = uy + uy ⇔ uy + upy =  uy + uy

 

upy =  uy ⇒ u

u  = p

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ln |u| =

   p dx ⇒ |u| = e

  p dx

 

u =  e  p dx

 

   

 y + 2y  = cos x

   x3y − y  = 1

     

u =  e  2dx = e2x

 u

 

ye2x  =  e2x cos x⇒ ye2x =    e2x cos x dx

 

y = 2

5 cos x +

 1

5senx + ce−2x

 

 y =   2

5 cos x +   1

5senx

 

 

 x3y − y   = 1

   y +  py   =  q 

 

 x = 0

 

x3y − y = 1 ⇔ y −   y

x3  =

  1

x3

 u =  e

x−2

2  

  u  

ex−2

2 y =

   x−3e

x−2

2 dx = −ex−2

2 + c ⇒ y = −1 + ce−  1

2x2

 x   = 0

 

 (0, −1)

   x → 0

 

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   xy + 2y  = 4x2

 y(1) = 2

 y +   2

xy  = 4x

   u  =  x2

 

 u

 

(x2y)  = 4x3 ⇒ y  =  x2 +  c

x2

 y(1) = 2

   c = 1

 

y =  x2 +  1

x2

 (1, 2)

   x   = 0

 

 x >  0

   y(1) = 1

 

 y = x2

 x ∈ R

 

 1a

 

 

   

 

1a  

 

 

 

 

 

 

 

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     y + py  = q 

y(x0) = y0  

  p  =   p(x)

   q   =   q (x)

   x0  

  y =  f (x), x ∈ I   

 

  p

   q 

   p   =   2

x  

  x   = 0 

 x = 0

 

 

   f 

 

  ∂f ∂y  

  R = {(t, y); |t|  < a, |y| < b}  

 I  = {t; |t| < c < a}  

  y =  h(t)  

 

y  =  f (t, y), y(t0) = y0

  |y0| < b   |t0| < c

 

   

 

 

 100

 80

 

 

 

 

   Q(t)

   t

 

 

dQ

dt  = kQ

 k <   0

   Q(t)

 

 

 

Q(t) = cekt

 Q(0) = 100

 

Q(t) = 100ekt

 k

 

  80 g  

 

Q(7) = 100e7k = 80 ⇒ k = 1

7 ln 0, 8 = −0.031

 

L  

Q(L) = 1

2Q(0) ⇒ 100e−0.031L = 50 ⇒ L =

  ln2

0.031 = 21, 74

 

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 Q0  

 5%

 

 t

 

 

   Q(t)

   t

 

 

dQ

dt  = kQ =⇒ Q(t) = Q0ekt

 Q(20) = 1, 05 Q0 =⇒ Q0e20k = 1, 05Q0 =⇒ k  =   1

20 ln 1, 05 = 0, 00243

 

Q(t) = Q0e0,00243t

 t

   Q(t) = 2Q0  

Q0e0,00243t = 2Q0 =⇒ t = 284, 13  

 

 100

   10 kg

 

 3 l/min

   1/4 kg

 

 

 

   Q(t)

   t

 

dQ

dt  =

   t

=  

 

 

=  

=  1

4

kg

l  3

  l

min − Q(t)

100

kg

l  3

  l

min

=  3

4 −   3

100Q

 

dQ

dt  +

  3

100Q =

 3

4 =⇒ Q(t) = 25 + ce−0,03t

 Q(0) = 10

   c = −15

 

Q(t) = 25 − 15e−0,03t

 

t → ∞  

  25  

1/4  

  100  

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   m

 

mdv

dt  = mg  =⇒ v = gt + c ,

 g

   v(0) = 0

   v   =   gt

 v(30) = 30g

 

 mg

 

kv  

mdv

dt  = mg

−kv

 ⇔ dv

dt +

  k

mv =  g

 kv

 

 u =  e

k

mt

 

v(t) = m

k g  + ce−

k

mt

 v(0) = 30g

 

v(t) = m

k g  + (30g − mg

k  )e−

k

mt

 t → +∞ ⇒ v(t) →   mg

k  

 m = 1

 

 v0 m/s

 

 k = 10−3

 

 

 

   

dv

dt  = −10−3v2

    1

v2 dv =

  −10−3 dt =⇒ v =

  1

10−3t + c

 v(0) = v0  

  c =   1v0

 

v(t) =  v0

10−3v0t + 1

 

x(0) = 0  

 

x(t) = 103 ln (10−3v0t + 1)

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 t

 v(t) =   v0

v0

10−3

v0t + 1

 = v0

2

  =

⇒10−3v0t + 1 = 2 =

⇒t =

 103

v0

 

x

103

v0

= 103 ln (2) = 693, 14

 

   

 

 

dy

dx = ex+y

 

dy

dx = 2xy

 (t2 − xt2)

dx

dt  + x2 + tx2 = 0

 xy  = 2

√ y − 1

 x ln y

 dy

dx

 = y

 

(x2 + 1)y + y2 + 1 = 0 

  y(0) = 1

 

dy

dx =

 ex

y   y(0) = 1

 

dy

dx =

 x + y

x

 y + 3y =  x + e−2x

 y + x2y =  x2

 y

−3y = sen2x

 y + 2y =  xe−2x

 y(1) = 0

 

xy + 2y = 4x2 

y(1) = 2

 

dy

dx + 2

 cos x

senx y = senx

 y + y  =  x2y2

 

 10

   3%

 

 

 

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 10%

 

 

 

 

−2√ 

 p  

 p  

 1600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 m = 1

   F 

 

 

 k  = 3

   F 

   10

 

 5

 

 m

   kv

   k

 

 

v  

 v1  

 

 m   = 0, 01

 

  0, 10  

 

 

k  

  k  

 80

 

 

 m

 

  12km/h  

 3km

 

 k = 6m

 

 

 

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 m = 1

 

 V km/h

   v km/h

 

 k =   2

3  

 

 r =   1

3

 V 

 

 

50  km/h 

 v(t) =   2

3V (1 − e−t)

   vellimit  = 75 km/h

 

 k

 

 

14  

 

  p(t)

   t

   limt

→∞ p(t)

 

  p(t)

 

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 m

 

 x0  

 F m  

 k

 

 F v  

 c

   x =  x(t)

 

 t

   v =  v(t)

 

 F m  

  F v  

 

 

 F m  

  F v  

 x(t)

 

x(t)  

  x(t)  

 F v  

  F v  = −cx(t)  

  2a  

 

F   = ma  =  F m + F v ⇐⇒ mx(t) = −kx(t) − cx(t)

 

 

mx(t) + cx(t) + kx(t) = 0  

 

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 m = 1

   c = 5

   k = 6

 

 2a

 

d2x

dt2  + 5

dx

dt  + 6x   =

  d2x

dt2  + 2

dx

dt  + 3

dx

dt  + 3.2x

=  d

dtdx

dt   + 2x

+ 3dx

dt   + 2x

 

dxdt

 + 2x =  y  

dy

dt  + 3y = 0 ⇒ y = ce−3t

 

dx

dt  + 2x =  ce−3t ⇒

e2tx

 = ce−t  

e2tx =    ce−t dt =

−ce−t + c1

 

x(t) = c1e−2t + c2e−3t

 c1  

  c2  

 

 

x(0) = 5   x(0) = 0

 x(t)

 

x(t) = −2c1e−2t − 3c2e−3t

 

  x(0) = c1 + c2 = 5x(0) = −2c1 − 3c2 = 0

 

x(t) = 15e−2t − 10e−3t

 

 x(0) = 5

 

x(0) = 0  

 

 

 

 

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   m = 1

   c =

4   k = 4

 

d2x

dt2  + 4

dx

dt  + 4x = 0

 

 

d2x

dt2  + 4

dx

dt  + 4x   =

  d2x

dt  + 2

dx

dt  + 2

dx

dt  + 4x

=  d

dt

dx

dt  + 2x

+ 2

dx

dt  + 2x

=  dy

dt + 2y

 y  =   dx

dt + 2x

 

  dydt

 + 2y = 0   y  =  ce−2t

 

dx

dt

  + 2x =  ce−2t

⇒(xe2t)  =  ce−2te2t = c

⇒xe2t =    c dt =  ct + c1

 ⇒x = (c1 + ct)e−2t

 x(0) = 2

   x(0) = −5

 

x(t) = (2 − t)e−2t

 

 

 

 

 

 

 f 

   f 

 

  df 

dt  

 

D :  f  → Df  = df 

dt  = f 

     

D2f  = D(Df ) = f 

 

  g     h  

 

(g + h)(x) = g(x) + h(x)   (kg)(x) = kg(x)

 D

 

md2x

dt2  + k

dx

dt  + cx =  mD2x + kDx + cx = (mD2 + kD  + c)x = 0

 

  p(r) =   mr2 +  kr  +  c

 

 

 mr2 + kr  + c = 0

⇔r2 +   k

m

r +   c

m

 = 0  

  r1    r2  

 p(r) = r2 +  k

mr +

  c

m = (r − r1)(r − r2)

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md2x

dt2  + k

dx

dt  + c

dx

dt  = mD2x + kDx + cx = (mD2 + kD  + c)x = (D − r1)(D − r2)x = 0

 

 (D

−r2)x =  y

   (D

−r1)y  =

y − r1y = 0    y  =  cer1t  

(D − r2)x =  y  =  cer1t ⇔ x − r2x =  cer1t

 

x(t) = c1er1t + c2er2t

 r1 = r2  

 r1 = r2 = r0  

 

 p(r) = (r − r0)(r − r0)  

(D − r0)(D − r0)x = 0

 (D − r0)x =  y

 

 

 

x(t) =   c1er1t + c2er2t , r1 = r2  

x(t) = (c1 + c2t)ert , r1  =  r2  =  r  

  c1     c2  

 

 

   

 m = 1

   k = 2

   c = 2

 

d2x

dt2  + 2

dx

dt  + 2x = 0 ⇔ (D2 + 2D + 2)x = 0

 r2 + 2r + 2 = 0

   r1 =

−1 + i

   r2 =

−1−

i  

r2 + 2r + 2 = (r − (−1 + i))(r − (−1 − i)) = 0  

(D − (−1 + i))(D − (−1 − i))x = 0

 (D − (−1 − i))x  =  y

   (D − (−1 + i))y  = 0 ⇒

y − (−1 + i)y  = 0 

 

 

u =  e  (−1+i) dt

 

 

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 C

 

 f   :  D ⊂  R →  C

 

 f 

   C

 

 f (t) = 1 + t2 + i(3t − 2)

 f (t) = sen(5t) + i cos(5t)

 f (t) = e3t(cos(2t) + isen(2t))

 f   : D ⊂ R → C

 

f (t) =  u(t) + iv(t)  

  u   :  D ⊂   R →   R   v   :  D ⊂   R →   R

 

 f 

 

   f (t) =  u(t) +  iv(t)

 

 

f (t) = u(t) + iv(t)

   f (t) =  u(t) + iv(t)

 

    f (t) dt =

   u(t) dt + i

   v(t) dt

     1 + t2 + i(3t

−2) dt =    (1 + t2) dt + i    (3t

−2) dt =  t +

 t3

3

  + i(3

2

t2

−2t)

   

f (t) = e(a+bi)t = eat(cos bt + i sen bt)

 a = 0

   b = 1

 

eit = cos t + i sen t

 

 z  = a + bi

 

d(ezt)

dt  =   zezt

    ezt dt   =

  1

z ezt + c

 

•  

 

y − (−1 + i)y  = 0 .

 u =  e

  (−1+i) dt = e

  (−1+i)t

 y = ce(−1+i)t

 

 

x + (1 + i)x =  ce(−1+i)t ,

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x(t) =   c1e(−1+i)t + c2e(−1−i)t

=   e−t(c1eit + c2e−it)

=   e−t(c1(cos t + i  sen t) + c2(cos t + i  sen t))

=   e−t((c1 + c2)cos t + i  (c1 − c2)sen t)

=   e−t(c3 cos t + c4 sen t)

 

c3   =  c1 +  c2  

  c4   =   i  (c1 − c2)  

  x(0) = 2 

  x(0) = 0 

 c3 = c4 = 2

 

x(t) = 2e−t(cos t + sen t)  

 

 

 

 c3 cos t+c4 sen t

 cos(t − φ)

 

 cos(t − φ) = cos t cos φ + sen t sen φ

   c3  

  c4  

 c3 cos t +  c4 sen t

   cos(t − φ)

 

 

 r

 

cos(t

−φ) = cos t cos φ + sen t sen φ =  rc3 cos t + rc4 sen t

 

cos φ =  rc3  

  sen φ =  rc4

 cos2 φ + sen 2φ = 1

   r =

  1 c23 + c24

 r =   1√ 

8 =

√ 24

   φ =   π

4  

x(t) =√ 

8e−t cos(t−

 π

4)

 x(t)

 

  π4

 

 

√ 8e−t

 −√ 

8e−t  

t  

cos(t − π4

) = 1   cos(t − π

4) = −1

   x(t)

 

√ 8e−t

  −√ 8e−t

 

 

   m = 1

   c =

0   k = 1

   x(0) = 2

   x(0) = 2

 

x + x = 0

 x(t) = 2 cos t + 2 sen t =

√ 8cos(t −   π

4)

 

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x(t) + cx(t) + kx(t) = 0  

 r1  

  r2    r2 + cr + k  = 0

 

 r1 = r2  

x(t) = c1er1t + c2er2t  

 r1  =  r2  =  r

 

x(t) = (c1 + c2t)ert  

 r1 = a + bi

   r2  =  a − bi

 

x(t) = eat(c1 cos bt + c2 sen bt)  

 

 

 

 

     

 g(t)

 

 

mx(t) + cx(t) + kx(t) = g(t)  

 m = 1

   c = 5

   k  = 6

   g(t) = 4t

 

 

r2

+ 5r + 6 = 0  

  r1  = −2 

  r2  = −3  

 

(D + 2)(D + 3)x = 4t  

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 (D + 3)x =  y

   (D + 2)y  = 4t

 

 1a

 y + 2y  = 4t

   u =  e2t

 

 

(ye2t)  = 4te2t ⇒ ye2t = 4   te2t dt ⇒ y = (2t − 1) + c1e−2t

 x  + 3x   =   y

   x  + 3x   =

(2t − 1) + c1e−2t  

u =  e3t  

x(t) = 2

3t − 5

9 +  c1e−2t + c2e−3t

 c1  

  c2    c1  = c2  = 0

   x(t) =   2

3t −   5

9  

 

 

x(t) = x p(t) + xh(t)

 x p(t)

   xh(t)

 

mx + cx + kx  = 0 

 

c1  

  c2  

 

x(0) = 1   x(0) = 0

 x(t) =   2

3 − 2c1e−2t − 3c2e−3t

 x(0) =   2

3 − 2c1  + c2  

  −59  + c1 + c2  = 12

3 − 2c1 − 3c2 = 0

 c1 = 4

   c2 = −22

9  

x(t) = 2

3t − 5

9 + 4e−2t − 22

9 e−3t

 

mx(t) + cx(t) + kx(t) = 0

 

 

 

    

   

 

 

ad2x

dt2

  + bdx

dt

  + cx =  g(t)  

 g(t) = P n(t)eαt

  cos(βt)

sen(βt)   P n(t) = a0 + a1t + a2t2 + · · · + antn

 

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 x p  

  g(t)  

  ax p+bx p+cx p  

g(t)  

  x p  

 

g(t) 

 

   

x + x − 2x = 4t2  

 r2 + r − 2 = 0

   r1   = 1

   r2   = −2

 

 xh  =  c1et + c2e−2t

 

 x p(t)

 

 x p(t)

   x p  + x p − 2x p  

  4t2  

 

x p  

2  

  −2x p  

x p(t) = at2 + bt + c ⇒ x p(t) = 2at + b ⇒ x p(t) = 2a

 

2a + 2at + b − 2(at2 + bt + c) = 4t2 ⇔ 2a + b − 2c + (2a − 2b)t − 2at2 = 4t2

 

2a + b

−2c   = 0

2a − 2b   = 0−2a   = 4

 a =  b  = −2

   c = −3

 

x p(t) = −2(t2 + t) − 3

 x(t) = −2(t2 + t) − 3 + c1et + c2e−2t

   

x + x  = 4t2  

 r2 + r   = 0

   r1   = 0

   r2   = −1

 

 xh = c1 + c2e−t

 x p  

  x p  + x p    4t2

 

x p  

 2

   x p   =   at2 + bt  +  c

 

1  

  x p  

  3  

 2

   x p  =  at3 + bt2 + ct

 

 

x p  

 

  x p  

6at + 2b + 3at2 + 2bt + c = 4t2

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2b + c   = 06a + 2b   = 0

3a   = 4

  a =   43    b = −4    c = 8  

x p(t) = 8t − 4t2 + 4

3t3 + c1 + c2e−t

   

x + x − 2x =  e3t  

 

 x p  

  x p +  x p − 2x p  

e3t  

x p  

  x p  =  ae3t  

9ae3t + 3ae3t − 2ae3t = e3t

 a =   1

10  

x(t) =  1

10e3t + c1et + c2e−2t

   

x + x − 2x =  e−2t  

  x p  = ae−2t  

4ae−2t − 2ae−2t − 2ae−2t = e−2t ⇒ 0 = e−2t

 a

 

 

e−2t  

 x p  =  ae−2t

 

 u(t)e−2t

 

(u − 4u + 4u)e−2t + (u − 2u)e−2t − 2ue−2t = e−2t

 

u − 3u  = 1  

 u

 

  1  

 1

 

 

e−2t  

 

x p = ate−2t

 a = −1

 

 

 t2

 t

 

 

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x + x − 2x = 2 sen t  

 x p  

  x p  +  x p − 2x p  = 2 sen t  

 

x p = a sen t + b cos t  

 x p  =  a cos t − b sen t

   x p  = −a sen t − b cos t

 

a cos t − b sen t − a sen t − b cos t − 2(a sen t + b cos t) = 2 sen t  

 a = −3

5   b = −1

5

   

x − 4x =  te2t  

 r2−4 = 0

   ±2  

 

xh = c1e2t + c2e−2t

 x p  

 x p   = (at +  b)e2t

 

 be2t

 

 

x p  

  x p  

  t  

  x p  = (at2

+ bt)e2t

 

x p  

a =   18

   b = − 1

16  

x(t) = (1

8t2 −   1

16t)e2t + c1e2t + c2e−2t

 g(t)

 

 

   ax + bx + cx =  g1 + g2  

  x p1    ax + bx + cx =  g1

x p2    ax  + bx  + cx   =   g2    x p1  + x p2  

ax + bx + cx =  g1 + g2  

 

 

   

x + 4x =  tet + t  sen2t  

x(0) = 0, x(0) = 1

5

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 r2+4 = 0

   ±2i  

 xh =  c1 cos 2t + c2 sen 2t

 

 

x + 4x   =   tet  

x + 4x   =   t  sen2t  

 

x p1  = (at + b)et  

x p1    a =   1

5   b = − 2

25 

 sen2t

 

 x p2  = (at + b)sen2t + (ct + d)cos2t

   b sen2t

   d cos2t

 

 x p2  

  t  

x p2  = (at2 + bt)sen2t + (ct2 + dt)cos2t

 x p2  

  a  = 0   b  =   1

16   c  = − 1

8   d  = 0

 

 

x(t) = (t

5 −   2

25)et +

  t

16 sen 2t − t2

8  cos2t + c1 cos 2t + c2 sen 2t

 

x(t) = (t

5 −   2

25)et +

  t

16 sen 2t − t2

8  cos2t +

  2

25 cos 2t +

  1

25 sen 2t

 

g(t)    xp

P n(t)   ts(A0 + A1t + · · · + Antn)

P n(t)eαt ts(A0 + A1t + · · · + Antn)eαt

P n(t)eαt

  cos(βt)sen(βt)

  tseαt[(A0 + A1t + · · · + Antn)cos βt+

(B0 + B1t + · · · + Bntn)sen βt]  

(s = 0, 1, 2)  

 x p  

   

 

 y − y − 2y = 0

 y − 7y = 0

 y + 4y = 0

 y + 2y + 3y  = 0

 

 

 

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 e−2t

 

2e2t − 5e−t

 

(4 − 3t)e2t  

 

 y − 8y + 7y = 14

 2y − 4y + 2y = 0, y(0) = 1   y(0) = 0

 y + 6y + 9y  =  t + 2, y(0) = 0, y(0) = 0

 y − 7y + 12y = −e4x

 y − 4y + 4y = 2e2x, y(0) = y (0) = 1

 y + y − 6y  =  xe2x

 

y + y  = cos x

 y − y  = 2xsenx, y(0) = 0, y(0) = 1

 y − 2y + 10y = ex + sen3x

 y − 3y  =  x + cos x

 

 

 

x + 16x = 2 sen 4t , x(0) = −1

2 , x(0) = 0

 

 

10   kg  

  0, 7m  

 

 1m/s

 

 

 

 

 f (t) = 50sent

 

 

1 kg  

  0, 2 m  

 

14 m/s  

28cos7t + 56sen7t  

  t 

g = 9, 8 m/s2)  

 2 Kg

 

 k = 10 N/m

 

 

8 N/(m/s)  

  2sen2t + 16 cos2t  

 1 m

   2 m/s

 

 x(t)

 

 x(t) = xh(t) + x p(t)

   limt→∞ |x(t) − x p(t)|

 

 x(t) − x p(t)

 

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x + 25x = 20sen5t x(0) = 1, x(0) = 0

 

     

 

 1 Kg

 

 k = 9 N/m

 

 

 c  = 6   N 

m/s  

  F (t) = 6te−3t 

 t

   t = 0

   1 m/s

 

 x(t)

 

 

limt→∞ x(t)  

 

 g  = 10

 

 

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 2a

 

 

 

d2x

dt2  = 0 ⇒ x =  x0 + vx t

 vx  

  x0  

 

 

2

a  

 m = 1

 

 

a = d2y

dt2  = −g ⇒ y = y0 + vy t − g t2

2

 vy  

  y0  

 

x =  x0 + vxt

y = y0 + vyt − gt2

2

     (x, y)

 

     

 

 γ 

   P   = (x, y)

 t

 

x =  x(t)   y  =  y(t)

 

γ  

  t  

     

 t

 

 

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 y  =  f (x) =  ax2 + bx + c

 

 (x, y)

 

 

x =  t   y  =  at2 + bt + c

  y   =   f (x)  

 

x =  t   y =  f (t)

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−→AB

 

A  

  B  

 A

   B

 

 

 

 

−→AB

 

  −→OP 

 

  −→EF 

 

  −−→DC   −−→GH 

 

  −→AB 

  −→OP  

  −→EF   

 

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−→OP 

 

  −→AB

 −→EF 

 

 

 

 

 

 

 P   = (a, b)

 

 v  =

 −→OP 

   v  =

 −→OP 

 

 

P   

v = (a, b)

 a

   b

   v

 

 u

   v

   w

 

 P 

   Q

   R

   . . .

 

    0 = (0, 0)

   v   = (a, b)

   −v   = (−a, −b)  

 v

   −v

   v

 

 

 v   = (a, b)

   |v|  =√ 

a2 + b2  

 P 

 

 

 

 

 u   = (u1, u2)

   k ∈   R

 

 k

   u

 

ku  = (ku1, ku2)

 k > 0

   ku

 

u  

  k <  0  

  ku 

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|k|    u

 

|ku| = 

(ku1)2 + (ku2)2 = |k| 

u21 + u2

2  = |k| · |u|

 

 u = (u

1, u

2)

   v = (v

1, v

2)

   u + v

 

u + v  = (u1 + v1, u2 + v2)

 u

   u

   v

   v

 

 u

   v

   u

   v

 

 

u + v  = (u1 + v1, u2 + v2) = (u1 + v1, 0) + (0, u2 + v2)

 

 u = (u1, u2)

   v = (v1, v2)

   u − v

 

u

−v =  u + (

−v) = (u1

−v1, u2

−v2)

 u − v

 

 

 

 

 u = (u1, u2)

   v = (v1, v2)

   u

   v

 

u · v =  u1v1 + u2v2

     

 

 

 u

   v

   w

   h

   k

 

 u + v  =  v  + u

 

(u + v) + w  =  u + (v + w)

 u + 0 = 0

 u + (−u) = 0

 0u = 0

 h(ku) = (hk)u

 

k(u + v) = ku + kv

 (h + k)u =  hu + ku

 u · v =  v · u

 u · (v + w) = u · v + u · w

 k(u · v) = (ku) · v =  u · (kv)

 

v · v = |v|2

 0 · v = 0

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 u

 

 v

   u

 

u =  1

|v|v =  v

|v|

 v

   k =   1

|v|  

|u| = |kv| = |k| |v| =  1

|v| |v| = 1

 u

 

 i

   j

 

u = (a, b)  

   i = (1, 0)

   j  = (0, 1)

u = (a, b) = (a, 0) + (0, b) = a(1, 0) + b(0, 1) = ai + bj

 a

   u

 

b  

  u    {i, j}  

 R2

 

 

 u

   v

   u

 v

   α

   u

   v

   0

≤α

≤π

 

 u

   v

 

 

 

   u

   v

   α

 

 

u · v = |u| |v|  cos α  

   u

   v

   v − u

 

 

|v − u|2 = |u|2 + |v|2 − 2|u| |v| cos α  

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|v − u|2 = (v − u) · (v − u)

= (v − u) · v − (v − u) · u

= v · v − u · v − v · u + u · u= |v|2 − 2u · v + |u|2

 

|v|2 − 2u · v + |u|2 = |u|2 + |v|2 − 2|u| |v| cos α

 

u · v = |u| |v| cos α  

  α  

cos α =  u · v

|u| |v|  

 

 

             

 

 0

 

 

v  

  u · v = 0  

  u   v

 

   

 I  ⊂ R

 

    r    t ∈  I 

   r(t) = (x(t), y(t)) ∈  R2  

   

r :   t

∈I 

 ⊂R

→(x(t), y(t))

∈R2

 t

   P   = (x(r), y(t))

   γ 

 

 γ 

   r(t)  

  γ   

 γ 

   t

 

 r(t)

   r(t)

 

 

  r(t)  

  −→OP 

 

x =  x(t) ,   y = y(t)

 

     

γ   

  t     

 γ 

 

   

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 x0   = 0

 

t =  x

vx      

y =  y0 + vyvx

x −   g

2vx2 x2

 

 

 

 

   

x = 3 cos t   y  = 2 sen t ,   0 ≤ t ≤ 2π

   

x

3 = cos t

 

  y

2 = sen t

  x3

2 +

y2

2 = 1

 t

 

  0 

  2π  

 P  = (3 cos t, 2sen t)

   (3, 0)

 

 

x = 3 cos t   y = 2 sen t ,   0 ≤ t ≤ 3π

 P  = (3cos t, 2sen t)

   (3, 0)

 

(−3, 0)  

   

γ   

x = 3 + t2 

y = 1 + 2t4 , t ∈ R

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t2 = x

−3

⇒y  = 1 + 2(x

−3)2

 γ 

   A = (3, 1)

 

x = 3 +  t2  

x ≥ 3  

  t  

  γ   

 

   

 

 

 

 

 

 x(t) = 8 cos(1

4t) − 7cos t

y(t) = 8 sen( 14

t) − 7sen t  

x(t) = 8 sen (34

t)y(t) = 7 sen t

   

 s

   P 0 = (x0, y0)

   v = (a, b)

 

 a

 

 

 

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 P   = (x, y)

 

 

−→OP   = −−→OP 0 + t −→v  

  t  

  (x, y) = (x0, y0) + t(a, b)  

 

(x, y)  

  s(t) = (x0 + at, y0 + bt)  

s :

  x   =   x0 + aty   =   y0 + bt

 s

   (x0, y0)

 

 

 (a, b)

 

 

 

 a

 

 θ

   (a cos θ, a sen θ)

 

 θ

   x   =   a cos θy   =   a sen θ

 

dt  = 1 rd/s

   θ(t) = t

 

 t

 

  x   =   a cos ty   =   a sen t

 

dt  = 2 rd/s

   θ(t) = 2t

 

   x   =   a cos2ty   =   a sen2t

   

a  

  P   

 

P       

 

 P 

 

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θ  

  θ   = 0  

  P 

 

−→OP   =

 −→OC  +

−→CP 

 

 θ

   OT 

 

|OT | = arcoPT   = aθ

 

−→OC 

 

  −→CP 

 

−→OC    =

  −→OT  +

−→T C  = (aθ, 0) + (0, a) = (aθ,a)

−→CP    = (−a sen θ, −a cos θ)

  −→OP   = a(θ −   sen θ, 1 − cos θ)

  x(θ) =   a(θ −   sen θ)y(θ) =   a(1 − cos θ)

 r(θ) = (x(θ), y(θ)) = (a(θ −   sen θ), a(1 − cos θ))

   θ ∈ R

 

 θ

 

 3π

   θ   = 3πt

 

 

r(t) = (x(t), y(t)) = (a(3πt −   sen3πt), a(1 − cos3πt)), t ∈ R

 

 

 

 

 

 

 I  ⊂ R

   R2

 

 

r(t) = (x(t), y(t)), , t ∈ I ,

 x =  x(t)

   y = y(t)

   I 

 

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   r(t) = (x(t), y(t))

 

limt→t0

x(t) = L1    lim

t→t0y(t) = L2 ,

 

limt→t0 r(t) =

limt→t0 x(t), limt→t0 y(t)

= (L1, L2)

   r(t) =

sen t

t  , t2

 

  limt→0 r(t) 

 

limt→0

r(t) = limt→0

sen t

t  , t2

=

limt→0

sen t

t  , lim

t→0t2

= (1, 0)

 r(t)

 

 r(t) = ( sen t

t  , t2)

 

 

   r(t)    t0  

limt→t0

r(t) = r(t0)

 r(t) = (x(t), y(t))

 

x(t)   y(t)

   r(t)

   x(t)

   y(t)

 

 t = 0

   t = 0

 

 r(t) = (x(t), y(t))

 

x(t) =   sen t

t  , t = 0

1 , t = 0

 y(t) = t2

 t = 0

 

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r(t) = dr

dt  = lim

∆t→0

r(t + ∆t) − r(t)

∆t

 r(t) = (x(t), y(t))

 

 x(t)

   y(t)

 

r(t) = lim∆t→0

r(t + ∆t) − r(t)

∆t

= lim∆t→0

1

∆t [(x(t + ∆t), y(t + ∆t)) − (x(t), y(t))]

=

lim∆t→0

x(t + ∆t) − x(t)

∆t  ,   lim

∆t→0

y(t + ∆t) − y(t)

∆t

= (x(t), y(t))

   r(t) = (2 + 3t2, 1 + sen 2t3)

 r(t) = ((2 + 3t2), (1 + sen 2t3)) = (6t, 6t2 cos2t3)

 

 

 

−→P Q  =  r(t + ∆t) − r(t)

 

  −→P S  =   r(t+∆t)−r(t)

∆t  

  ∆t >  0 

  ∆t → 0    −→P S   

 r(t)

 

 

 t

 

 r(t) = (x(t), y(t))

   r(t)

 

 

v(t) = r (t) = lim∆t→0

r(t + ∆t) − r(t)

∆t

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 t

 

 a(t) = v (t) = r (t)

 

   

P 0 = (x0, y0)  

  v = (a, b)  

x =  x(t)   y  =  y(t)

 r(t) =

x(t), y(t))  

  r(t) =  v(t) = (a, b)  

 

 

 a

 

 1 rd/s

   r(t) = (a cos t, a sen t)

 

v(t) =  r(t) = (−a sen t, a cos t)  

 a(t) = v (t) =

(−a sen t, −a cos t)  

   

x2

9  +

 y2

4  = 1

 

T   = (3√ 2

2  ,

√ 2)

 

 

r(t) = (x(t), y(t))  

x =  x(t) = 3 cos(t)   y =  y(t) = 2 sin(t)

 

  0 ≤ t ≤ 2π

 t

   T 

 

3√ 

2

2  = 3 cos(t)

 

√ 2 = 2 sin(t)

 t =

 π

4  

  t = π

  v =−

3 (2)

2   , 

(2)

 

 T 

 

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s(t) =:

 x(t) =   3

√ 2

2  −   3

√ 2

2  t

y(t) =√ 

2 +√ 

2t

 

 r(t) = (x(t), y(t))

   a ≤ t ≤ b

 

 

   ba

r(t) dt  = limn→∞

ni=1

r(ci)∆t

 a =  t0

 ≤t1

 ≤. . . ti

−1

 ≤ti ≤ · · · ≤

tn  =  b  

  ti−1

 ≤ci ≤

ti  

 r(t)

 

     ba

r(t) dt =

   ba

(x(t) dt,

   ba

y(t) dt

 

 

r  

  [a, b] 

  R  

  r  

  R(t) =   r(t)  

R(t) =

   ta

r(s) ds  

   ba

r(t) dt =  R(b) − R(a)

     r(t) dt =  R(t) + C 

 r

   C 

 

   r(t) = (6 cos(2t), 6 sin(2t))

    r(t) dt =

   6 cos(2t) dt,

   6 sin(2t) dt

= (3 sin(2t), −3cos(2t)) + C 

    π/40

r(t) dt = (3 sin(2t), −3 cos(2t))|π/40   = (3 sin(√ 

2), −3cos(√ 

2))−(0, −3) = 3(sin(√ 

2), −1−cos(√ 

2))

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 C 

   r(t) = (x(t),  y(t))

   t

   [a, b]

 

 

 

C   

  C   

 C 

   n

   n

 

 C 

   n

 

 C 

 

 

 

 

 

 

 

 y  =  f (x)

   L

 

 f 

   a

≤x

≤b

 

L =

   ba

 1 + (f (x))2 dx

 

 

x   =   x(t) 

  y   =   y(t)  

 

r(t) = (x(t), y(t))   a ≤ t ≤ b

 

L =

   ba

 (x(t))2 + (y(t))2 dt

 

 

   

r(t) = (cos(t), sen(t)) 

  0

≤t

≤2π

 

 

L =

   2π0

 (− sen(t))2 + (cos(t))2 dt =

   2π0

dt = 2π

   r(t) = (x(t), y(t))

   a ≤ t ≤ b

 

 v(t) =  r(t)

   t  =  a

 

 t

 

s(t) =

   ta

 (x(t))2 + (y(t))2 dt =

   ta

|v(t)| dt

 

 

ds(t)

dt  =

 (x(t))2 + (y(t))2 = |v(t)|

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 P 0  

  t0  

 

r(t) = (t2

,  4

t2 ) 

  t ∈ (0, +∞) 

  t0  = 2 

 r(t) = (−2 + t2, 3 + 4t2)

   t ∈ [1, 5]

   t0  = 2

 

 r(t) = (4 sen t, 3cos t)

   0 ≤ t ≤ π

   t =   π

3

 r(t) = (3et, 4e2t)

   t ∈ (−∞, +∞)

   t0  = 0

 

 r(t) =

t2,  sen

t2

π

   t ∈ [0, 2π]

   t0  =  π

 r(t) = (4 + cos t, 3 + sen t)

   t ∈ [0, π]

   t0 =   π

4  

 

 

 

 y  =

f(x)  

 

 x2 + y2 − 2 x − 2 y − 4 = 0

 

 

 

(R, 0)      

     

 

x2

a2 +   y2

b2  = 1

 

 4 x2 + 9 y2 − 8 x − 36 y + 4 = 0

 

 

 xy

   y =  tx

 

 x = 6

   S 

 

y2

= −6x+24  

  Q  

t  

  P   

  QP S   

QS   

  α(t) 

 α

 

 α

 

 

 

 

xy  

  y  = tx  

 x  = 8

   S 

   x2 + y2 = 4

   Q

   t

 P 

   QP S 

   α(t)

 

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   α

 

   

α 

   

 

 

σ1(t) =

2 + t, −2 +

 t2

2

   σ2(t) =

−8 + 7t, −1 +

 7

2t

, t ≥ 0

 

 

 

 t = 2

 

 A  = (1, 0)

   σ(t) = (x(t), y(t))

 

 v(t) = (y(t) + et, x(t) + e−t)

 

 σ(t)

 

 

 P   = (1, 2)

 

 

 

 y

 

5 m/s  

 

 r

 

P   

 A = (r, 0)

 

 θ

 

 

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   R3

   

 R2

 

 P 

   a

   b

   (a, b)

 

 

  (a,b,c)  

 

           

 R3

 

 

           

 

 

     

 P   = (x,y,z )

   u

 

 O  = (0, 0, 0)

   P 

   u  = (x,y,z )

 

 

 

 

 u × v

   u

   v

 

 

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   R3

   u  = (u1, u2, u3)

   v  = (v1, v2, v3)

   u

   v

 

 

u × v = (u2b3 − u3b2, a3b1 − a1b3, a1b2 − a2b1)

 

  i j k

u1   u2   u3

v1   v2   v3

=

u2   u3

v2   v3

i −u1   u3

v1   v3

 j +

u1   u2

v1   v2

k

 u × v

   u

   v

 

(u × v) · u = 0   (u × v) · v = 0

 n  =  u × v

   u

   v

 

 

 v

   n

 

 

     

 P 0  = (x0, y0)

   u = (u1, u2)

 

  x   =   x0 + u1t

y   =   y0 + u2t  

L  

  P 0   = (x0, y0, z 0) 

 u = (u1, u2, u3)

 

x   =   x0 + u1ty   =   y0 + u2tz    =   z 0 + u3t

 t ∈ R

   L

 

P   = P 0 + tu

   t

 

 

x − x0

u1

= y − y0

u2

= z − z 0

u3

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 P 0  = (x0, y0, z 0)

   Q  = (x1, y1, z 1)

   R  = (x2, y2, z 2)

 

 u =  Q

−P 0

   v = R

−P 0

 

   n = (a,b,c) = u × v

   u

   v

 

 

P   = (x,y,z )  

  P  

  P 0  

 

−−→P 0P   = P  − P 0  

  n  

n · (P  − P 0) = 0

 

(a,b,c) · (x − x0, y − y0, z − z 0) = 0

 

a(x−

x0) + b(y

−y0) + c(z 

−z 0) = 0

 P 0 = (x0, y0, z 0)

 

n = (a,b,c) 

 

   A  = (1, 0, 2)

   B  = (0, 2, 1)

 

C  = (0, 0, 3) 

   u

   v

 

u =  B − A = (−1, 2, −1)   v =  C − A = (−1, 0, 1)

 

n =  u × v =

i j k

−1 2   −1−1 0 1

=

2   −10 1

i −−1   −1−1 1

 j +

−1 2−1 0

k = 2i + 2 j + 2k = (2, 2, 2)

 

  B 

  C  

2(x − 1) + 2(y − 0) + 2(z − 2) = 0 ⇔ x + y + z  = 3

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   R3

   r

x = 1 + 2t , y  = 2 + t , z  = −1 − 2t

 2x + y + 4z  = 1

 

   r

   P   = (1 + 2t, 2 + t, −1 − 2t)

   t

 

 

2(1 + 2t) + (2 + t) + 4(−1 − 2t) = 1

 t = −1

3   P   = (

1

3, 5

3, −1

3)

     

  γ      R3  

 t

   t

x =  x(t)   y = y(t)   z  = z (t)

 

γ   

  r  

  t ∈ I  ⊂ R  

  (x(t), y(t), z (t))    R

3

r :  t ∈ I  ⊂ R → (x(t), y(t), z (t)) ∈ R3

 I 

 ⊂R

   R3

 r

  γ  

   r   :   R −→   R2

 

 

 r   :   R −→   R3

 

 z (t)

 

   

x(t) = 2 cos(t), y(t) = 2sen (t)   z (t) = 3

   

x2 + y2 = 4  

  xy  

 z 

 

 

z  = 3  

  (0, 0, 3)  

   

x(t) = 2 cos(t), y(t) = 2 sen(t)   z (t) =  t

2

 x2 + y2 = 4

   P   = (x,y,z )

   2

 

 xy

   2

   z  =

  t

2  

 t

     

 

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 x2 + y2 = 4

 

z  = 3  

   

 

 

 

 

 

 

 

 

   x2 + y2 = 4

   xy

 

 

xy  

 P   = (x,y,z )

 

 xy

   x2 + y2 = 4

   P   = (x,y, 0)

 

 z 

 

x2 + y2 = 4

 

   z  = y2

 yz 

 

 zy

   P   = (x,y,z )

 

 zy

   z   =   y2

 P    = (0, y , z  )

 

 x

 

z  =  y2

 

    E  

x2 + y2

4  = 1

   x + 2y + z  = 6

√ 2

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   R3

 x2 + y2 = 4

   z  = y2

   E

   T   =

√ 2

2

  ,√ 

2, 7

√ 2

2

 E

 

 E

 

 E

   P   = (x(t), y(t), z (t))

   E

 

 

x(t) 

  y(t)  

  P   

x(t) = cos(t)   y(t) = 2 sen (t)

   0

≤t

≤2π

 z  =  z (t)

   x + 2y + z  = 6√ 2

 

z (t) = 6√ 

2 − cos(t) − 4sen(t)

 E

 

 r(t) = (cos(t), 2sen(t), 6

√ 2 − cos(t) −

4sen(t))  

  v(t) =  r(t) = (− sin(t), 2cos(t),  sen(t) − 4 cos(t))  

  T   

 t

   r(t) = T 

 

cos(t) =

√ 2

2

2sen(t) = √ 26√ 

2 − cos(t) − 4sen(t) =  7

√ 2

2

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 t =

 π

4  

  v(π

4) =

√ 2

2  ,

√ 2, −3

√ 2

2

 E

 E

   T 

 

x =

√ 2

2  −

√ 2

2  t y =

√ 2 +

√ 2 t z  =

 7√ 

2

2  − 3

√ 2

2  t

 

 x

   y

   z 

 

 

Ax2

+ By2

+ Cz 2

+ Dxy + Eyz  + F xz  + Gx + Hy + Iz  + J  = 0

 A , B , C , D, E , F , G, H , I, J  

 

 

 

 D

   E 

   F 

 

 

D =  E  = F   = 0  

Ax2 + By2 + Cz 2 + Gx + Hy + Iz  + J  = 0

 Ax2+By2+Cz 2+J  = 0

 

 

 

 

 x = 0

   y  = 0

   z  = 0

     

 

   a

   b

   c

 

 

   

x2

a2 +

 y2

b2  +

 z 2

c2  = 1

   z   = 0

   xy

 

  x2

a2 +   y2

b2  = 1

 

 

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   R3

 x  = 0

   yz 

 

  y2

b2  +   z2

c2  = 1

 

 

 y  = 0

   xz 

 

  x2

a2 +  z2

c2  = 1

 

 

 

 

 z  = k

 

x2

a2 +

 y2

b2  = 1 − k2

c2 ⇔   x2

a2(1 −   k2

c2)

+  y2

b2(1 −   k2

c2)

= 1

 −c ≤ k ≤ c

   c2 − k2 > 0 ⇐⇒ −c <

k < c  

  k ≤ −c   k ≥ c

 

 xz 

   yz 

 

 x =  k

y2

b2  + z 

2

c2  = 1 − k

2

a2 ≥ 0 ⇔ −a ≤ k ≤ a

 y = k

x2

4  +

 z 2

c2  = 1 − k2

b2 ≥ 0 ⇔ −b ≤ k ≤ b

 

 

x2

4  +   y2

9  + z 2 = 1

 

   

x2

a2 +

 y2

b2 −  z 2

c2  = 1

     z  = 0

 

  x2

a2 +   y2

c2  = 1

 

 x = 0

   y  = 0

 

y2

a2 − z 2

c2   = 1 :  

  yz   

x2

a2 −  z 2

c2  = 1 :

   xz 

 

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 z   =  k

 

k ∈ R 

x2

a2 +

 y2

b2  = 1 +

 k2

c2 ⇔   x2

a2(1 +   k2

c2)

+  y2

b2(1 +   k2

c2)

= 1

     

 

 

x2

4  +   y2

9 − z 2 = 1

 

 z 

 

 z 

 

   −x2

a2 −  y2

b2  + z 2

c2  = 1

   x = 0

   y  = 0

 

  −y2

b2 +   z2

c2  = 1

   −x2

a2 +   z2

c2  = 1

   z 

 

 z  = 0

  −x2

a2 −   y2

b2  = 1

 

 z  = k

 

x2

a2 +

 y2

b2  =

 k2

c2 − 1

 

k2

c2

 −1

≥0

⇔k

 ≤ −c

   k

 ≥c

 

 

    z =  x2

a2 +

 y2

b2

   z  = 0

 

x2

a2 +

 y2

b2  = 0 ⇒ x =  y  = 0

 

O   = (0, 0, 0)  

  xy 

z  = k > 0  

x2

a2 +

 y2

b2  = k ⇔   x2

a2k +

  y2

b2k  = 1

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   R3

 

 −4x2 − y2 + z 2 = 1

 

z  = k  

  k > 0  

  x = 0     y  = 0    z  =   y2b2

   z  =   x2a2

 

 

 

 z  =  x2 +   y2

4

    z = −x2

a2 +

 y2

b2

    z  = 0 

−x2

a2 +

 y2

b2  = 0 ⇒  y2

b2  =

 x2

a2 ⇒ y = ± b

ax

 

 x = 0

   z  =   y2

b2  

  y  = 0  

  z  = −x2

a2 

 

 z  = k

   xy

 

x2

a2

 + y2

b2

  = k

 ⇔ −

 x2

a2

k

 +  y2

b2

k

  = 1

 k > 0

   z  = k

   y

 

 k < 0

   x

 

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 z  = −x2

4  +

 y2

9

   

z2

c2   =

  x2

a2  +

 y2

b2

   z  = 0

 

x2

a2 +

 y2

b2  = 0 ⇒ x =  y  = 0

 O  = (0, 0)

 

y = 0  

z 2

c2

  = x2

a2

 ⇒z  =

±c

a

x

 x  = 0

 

 

z 2

c2  =

 y2

b2 ⇒ z  = ±c

by

 z   =  k

 

 

 z 2 = x2 + y2

     A

  B

   C 

 

Ax2 + By2 + Cz 2 + Gx + Hy + Iz  + J  = 0

 

(x − x0) + (y − y0) + (z − z 0) = r2

 O   = (x0, y0, z 0)

   r

 

O   = (0, 0, 0)  

  r  

 (x0, y0, z 0)

 

 

x  = x − x0 , y  =  y − y0 , z   =  z − z 0

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   R3

 x2 + y2 + z 2 = 4

 

(x − 2)2

+ (y − 3)2

+ (z − 3)2

= 4

   

 L

 

2x + y + 3z  = 1   x − 4y − 2z  = 1

 

 A = (

−1, 0, 2)

   B  = (2, 1, 1)

   C  = (0,

−1,

−2)

 

 Π

 

 P (1, 2, −1)

 

 

Π  

 γ 

   z   =  x2 + y2

 x2 + y2 = 4

 

 γ 

   T   = (

√ 2,

√ 2, 4)

 

 

 

S   : 4x2

+ y2

= 1  

  π : 4x + 4y + z  = 16 

 C  = S 

π

 

 C 

 

P   =√ 

24

  ,√ 22

  , 16 − 3√ 

2

 

 γ 

   z  =

 4 − x2 − y2

 x2 + (y − 1)2 = 1

 

 γ 

 

T   =√ 2

2   , 1 +

√ 22   , 

2 − √ 2  

 r(t) = (t cos(t), t sen(t), t)

 

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t =

  π

6

 

 

 (xo, yo, z o)

 v = (a, b, c)

 

 

σ1(t) = (1 + t, 2 + t2, 3)   σ2(t) = (1 − t2, 1 + t2, 3), t ≥ 0

 

 

 

 t = 2

 

 

(1, 2, 3)  

 

 σ(t) = (x(t), y(t), z (t))

   σ(t) +

2σ(t) − 3σ(t) = (cos t, 4, 4e−3t)  

  (0, 1, 3)  

 (0, 5, 4)

   t

 

 A

   t

   σ1(t) = (300t, 1670t +

10t2, 500 + 60t)  

  B  

  σ2(t) = (100 + 100t, −80 + 880t, 280t) 

 

 

 

 

 A

   t = 0

 

 

B  = (0, 0, 1)  

 σ(t) = (x(t), y(t), z (t))

   σ(t) = (y(t), t − x(t), 0)

 

t ∈ [0, 2π] 

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   R3

 

 t1  

  t2 ∈ [0, 2π]  

  v(t) = |σ(t)| = 1 

 [t1, t2]

 

 σ(t) = (x(t), y(t), z (t))

  σ(t) = 2σ(t) − σ(t)    t ∈ R  

 P   = (1, 0, 1)

   v0 = (2, 1, 2)

 

 

σ(t)  

 (x,y,z ) = (1, 2, 3) +

t(1, 0, 3)  

 

 P  = (1, 2, −1)

   x + y + 2z − 3 = 0

 

P  = (1, 2, −1)  

  x + y + 2z − 3 = 0  

A = (2, 0, 1)   B  = (−2, −1, 1)

   C  = (1, −2, 2)

 A = (1, −2, 3)

   x = 2t

   y = 1+t

 z  = −1 − 2t

 

 r

   P   = (3, 1, 2)

 

 π :   x − 2y + z  = 1

 

 r

   π

 

 r

   xy

 

 

 z  = ln y

 y2 + (z − 2)2 = 4

 

y  = sen (x)

 (x − 2)2 + (y − 1)2 + (z − 3)2 = 4

 y2 = 4x2 + z 2

 

(z − 2)2 = x2 + z 2

 −x2 + y2 − z 2 = 1

 x = 2y2 + z 2

 x = −z 2 + y2

 

x2

4 − y2 +   z2

9  = 1

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 y = f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

   D ⊂   R2

 f 

 

 

(x, y) ∈D

 

  f (x, y)  

  D  

 f 

   {f (x, y); (x, y) ∈ D} ⊂ R

 

 D

   f 

 

 R2

 f 

   z   =   f (x, y)

 f 

   (x, y)

   x

   y

 

 

z   

 

   z  = f (x, y) =

 16 − x2 − y2

 

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   f 

   (x, y)

   16 − x2 − y2 ≥ 0

 

 

D = {(x, y); x2 + y2 ≤ 16}  

(0, 0)  

  f   

{z ; z  = 

16 − x2 − y2 

(x, y) ∈ D} = [0, 4]

   

z  = f (x, y) =

√ x − 1

x − y

   f 

   D = {(x, y); x ≥ 1

   x = y}

 

 

   z  = f (x, y) = ln (y − x2)

   

ln (y − x2)  

  (x, y)  

  y − x2 > 0  

  y > x2 

 y = x2

 R2

 y < x2

 y > x2

 

 y > x2

 

T   = (0, 2)  

  y > x2  

 

 

y−x2

> 0  

  ln (y − x2

)  

  R  

  y > x2

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 z  = f (x, y)

   D ⊂ R2

 

{(x,y,z ) ∈ R3; z  = f (x, y), ∀(x, y) ⊂ D}

 

z   =   f (x, y)  

 

 

 

 

z   =   k  

  x   =   k  

  y   =   k  

  k  

 

 

 

   

   

 

xy  

 (x, y)

 

 z 

 

 

 

 

 

 

 

     z   =   f (x, y)

 

z  = k  

  xy    

  f (x, y) = k  

  f   

 k

   xy

    

 z  =  f (x, y)

 

 

 

z  = 3, z  = 5, z  = 7, z  = 9 

  z  = 11 

  z  = 13  

 z  = 2, 3,  4,  5

 

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 z  = −x2 + y2

 

   z   =

  −4x

2x2 + 2y2 + 1  

 

 

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 z  =   −4x

2x2+2y2+1  

 z  =   −4x

2x2+2y2+1

   

 y  =  f (x)

 

limx→a

f (x) = L

 x

   a

   f (x)

   L

 

 ε > 0

   δ > 0

   x

 

0 < |x − a| < δ  ⇒ |f (x) − L| < ε

  0  < |x − a|  < δ     x    a    δ   

 a

 

 

lim(x,y)→(a,b)

f (x, y) = L

 f (x, y)

   L

 

|f (x, y) − L|  

(x, y)  

  (a, b) 

 

(x, y)  

  (a, b)  

  (x, y) 

(a, b)  

  δ   

  (x, y)  

(a, b)  

  δ   

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   z  = f (x, y)

   D ⊂ R2

 

Dr(a, b) = {(x, y); (x − a)2 + (y − b)2 < r2}  

  r > 0  

lim(x,y)→(a,b)

f (x) = L

 

ε > 0  

  δ > 0  

|f (x, y) − L| < ε   ∀ (x, y) ∈ Dδ(a, b)

 

   

z  =  sen

√ x2+y2

√ 

x2+y2

 f 

   Dδ(a, b)

   (L − ε, L + ε)

 

 δ 

   (x, y)

   (a, b)

   (x, y)

 

 (a, b)

 

 

(a, b)  

  (x, y)   (a, b)

 

 

   z   =   f (x, y) =

sen 

x2 + y2

 x2 + y2

 f 

   R2

 

 

 (0, 0)

 

 

 

 

sen 

x2 + y2

 x2 + y2

= k

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 r =

 x2 + y2

 r

 

sen 

x2 + y2

 x2 + y2

=  sen(r)

r  → 1

  (x, y)    (0, 0)  

1  

 z  =

  sen (√ 

x2+y2)√ x2+y2  

  z  =   x2−y2x2+y2

   

lim(x,y)→(0,0)

x2 − y2

x2 + y2

 (0, 0)

 

 

   

lim(x,0)→(0,0)

x2 − 0

x2 + 0 = lim

x→0

x2

x2  = 1

   

lim(0,y)→(0,0)

0 − y2

0 + y2 = lim

y→0

−y2

y2  = −1

 

 

   

lim(x,y)→(0,0)

x2 y

x4 + y2

 

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 x

   y

 z  =   x2y

x4+y2

   y = kx

 

lim(x,kx)→(0,0)

x2kx

x4 + (kx)2 = lim

x→0

kx

x2 + k = 0

 

k  

 

   y =  x2

 

lim(x,x2)→(0,0)

x2x2

x4 + x4 = lim

x→0

x4

2x4  =

 1

2

 (x, y)

 

 

12

 

 

   

lim(x,y)→(0,0)

2x2 y

3x2 + 3y2

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 y =  kx  

  y  =  x2

 

f   

 

 

 f (x, y) =   2x2 y

3x2+3y2

 

   y = kx

 

limx→0

2x2kx

3x2 + 3(kx)2 = lim

x→0

2kx

3(1 + k2) = 0

 k

 

   y =  x2

 

limx→0

2x2x2

3x2 + 3x4 = lim

x→0

2x2

3(1 + x2) = 0

 

 

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y =  kx

 y  =  x2

  2x2y

3(x2 + y2)

≤ 2|y|3

  = 2

 y2

3  ≤ 2

 x2 + y2

3

 

(x, y) →  0  

  f (x, y) →  0  

 |f (x, y)|

 

  23|y|

 

 

23 

x2 + y2 

 

   

 

 

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   z  = f (x, y)

   P 0  = (x0, y0)

 

lim(x,y)→(x0,y0)

f (x, y) = f (x0, y0)

 

 

 

 

 

g(x, y) =

sen 

x2 + y2

 x2 + y2

,   (x, y) = (0, 0)

1 ,   (x, y) = (0, 0)

 R2

 

 

 

 

f (x, y) =

  x2 + y2 ,   (x, y) ∈ {(x, y); x2 + y2 ≤ 4}

4 ,   (x, y) ∈ {(x, y); x2 + y2 > 4}  

R2  

 

 

f (x, y) =   x2 + y2 ,   (x, y) ∈ {(x, y); x2 + y2 ≤ 4}0 ,   (x, y) ∈ {(x, y); x

2

+ y2

> 4}

 

 

   

 

   (x, y)

   T (x, y) =

9x2 + 4y2 

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   (2, 1)

 

   (2, 1)

   x

   y = 1

 

 

z  = 80  

 

   

 

   

 x

   y

   T (2, 1) = 9.22 + 4.1 = 40

 

(2, 1)  

9x2 + 4y2 = 40

 (2, 1)

 

 z  = 80

   y = 1

 

9x2 + 4 = 80 ⇒ x = 2, 9

 

(2, 1)  

  (2.9, 1)  

80 − 40

2, 9

−2

  =  40

0, 9 = 44, 4

  graus

metro

  x 

 (2, 1)

 

 x

   y

 

  1  

 x

 

 x

 

lim∆x→0

T (2 + ∆x, 1) − T (2, 1)

∆x  = lim

∆x→0

9(2 + ∆x)2 + 4 − 40

∆x

= lim∆x→0

36∆x + 9∆x2

∆x

= lim∆x→0 36 + 9∆x

= 36  graus

metro

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 x

 

 y

   x

 

 

lim∆x

→0

T (2, 1 + ∆y) − T (2, 1)

∆y  = lim

∆x

→0

40 + 4(1 + ∆y)2 − 40

∆y

= lim∆x→0

8∆y + 4(∆y)2

∆y= lim

∆x→08 + 4∆y

= 8  graus

metro

 y

 

 x

 

y  

 y

   x

 

 

     f 

   x

   (x, y)

 

 

f x(x, y) = ∂f 

∂x(x, y) = lim

∆x→0

f (x + ∆x, y) − f (x, y)

∆x

 

     f 

   y

   (x, y)

 

 

f y(x, y) = ∂f 

∂y(x, y) = lim

∆y→0

f (x, y + ∆y) − f (x, y)

∆y

 

   

∂z∂x  

∂z∂y  

  z  = f (x, y) = x2y3 sen xy 

   f 

   x

   y

 

 f 

   x

 

 

∂z 

∂x = (x2)y3 sen xy + x2y3(sen xy)  = 2xy3 sen xy + x2y3 sen xy.(xy) = 2xy3 sen xy + x2y4 cos xy

 f 

   y

   x

 

 

∂z 

∂y = 3x2y2 sen xy + x3y3 cos xy

   

∂z 

∂x 

∂z 

∂y 

  z  = 

x2 + 3xy2

 z  = ex3y + (x5 + 10xy) ln xy2

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∂z 

∂x =

  2x + 3y2

x2 + 3xy2

∂z 

∂y =

  6xy

x2 + 3xy2

 

∂z 

∂x = 3x2yex3y + (5x4 + 10y) ln xy2 + (x5 + 10xy)

1

x∂z 

∂y  = x3ex

3y + 10x ln xy2 + (x5 + 10xy)2

y

 

 

f   

  x  

(x0, y0) 

  ∂f 

∂x(x0, y0)

   x

   y

 

 x

   z  =  f (x, y0)

   x

   C 1  

 f 

   y = y0  

  C 1    T 1  

 P 

   f 

   y  =  y0  

 

∂f 

∂x(x0, y0)

   α

 

 T 1  

  y  = y0    x

 

 z  = f (x, y0)

   C 1  

  P   

  y =  y0  

 

f   

y  

  (x0, y0) 

  ∂f 

∂y(x0, y0)

   x =  x0  

  f   

  C 2  

 z   =  f (x0, y)

   C 2  

 β 

   x =  x0  

  f   

  y 

∂f 

∂y(x0, y0)

   β 

 

 z  = f (x0, y)

   C 2  

  P   

  x =  x0  

   

 

∂f 

∂x 

∂f 

∂y  

  z  = f (x, y)

 

 z  = f (x, y)

 

f xx   =  ∂ 2f 

∂x2   =  ∂ 

∂x

∂f 

∂x

f yy   =  ∂ 2f 

∂y2   =  ∂ 

∂y

∂f 

∂y

f yx   =  ∂ 2f 

∂x∂y  =

  ∂ 

∂x∂f 

∂y

f xy   =  ∂ 2f 

∂y∂x  =

  ∂ 

∂y

∂f 

∂x

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∂f 

∂x(x0, y0)

 

  ∂f 

∂y

(x0, y0)

 

3a  

4a  

   z   =   f (x, y) =

x3 + 2y3 + 3x2y2

 

∂z 

∂x = 3x2 + 6xy2   ∂ 2z 

∂x2   = 6x + 6y2

∂z ∂y

  = 6y2 + 6x2y   ∂ 2

z ∂y2   = 12y + 6x2

∂ 2z 

∂x∂y =

  ∂ 2z 

∂y∂x = 12xy

 

 z  = x3 + 2y3 + 3x2y2

 

∂ 2z∂x∂y

 = 12xy  

  ∂z∂x

 = 3x2 + 6xy2

   z  = xy  + sen xy

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∂ 2z∂x2   = 6x + 6y2

 

∂z∂y

 = 6x2 + 6x2y  

∂ 2z∂y2

  = 12y + 6x2

 

∂z 

∂x  = y  + y cos xy ⇒  ∂ 2z 

∂y∂x  = 1 + cos xy − yx  sen xy

∂z 

∂y  = x + x cos xy ⇒   ∂ 2z 

∂y∂x = 1 + cos xy − xy  sen xy

 

∂ 2f 

∂y∂x 

∂ 2f 

∂y∂x  

 

 

 

 

   z  =  f (x, y)

 

∂ 2z 

∂y∂x =

  ∂ 2z 

∂x∂y

   

 

 P 

 

 

 

 

 

 

 

 

 z 2 =  x2 + y2

 

 

 S 

   z   =   f (x, y)

 

 

P 0 = (x0, y0, z 0)  

  z 0 = f (x0, y0) 

 z  =  f (x, y)

 

rx    ry  

  γ x    γ y  

  S   

  x =  x0    y = y0  

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 x

   y

 

 

S   

 

 γ x  

  γ y  

γ x :=

x =  xy = y0

z  =  f (x, y0) 

γ y   :=

x =  x0

y =  yz  = f (x0, y)

 

γ x(x0) :=

x  = 1y  = 0

z   =   ∂f ∂x

(x0, y0) 

γ y(y0) :=

x  = 0y  = 1

z   =   ∂f ∂y

(x0, y0)

 

ux  = (1, 0,

 ∂f 

∂x (x0, y0)) 

  uy  = (0, 1,

 ∂f 

∂y (x0, y0))  

  rx 

  ry 

 

 n

   P 0  

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n =  ux × uy  =

−→i

  −→ j

  −→k

1 0  ∂f 

∂x(x0, y0)

0 1  ∂f 

∂y(x0, y0)

=

  −→k − ∂f 

∂x(x0, y0)

−→i  − ∂ f 

∂y(x0, y0)

−→ j

=

−∂f 

∂x(x0, y0), −∂f 

∂y(x0, y0), 1

 

 P   = (x,y,z )

 

 n

   P 

 −P 0 = (x

−x0, y

−y0, z 

−z 0)

 

n · (P  − P 0) =

−∂f 

∂x(x0, y0), −∂f 

∂y(x0, y0), 1

· (x − x0, y − y0, z − z 0) = 0

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z  =  f (x0, y0) + ∂ f 

∂x(x0, y0)(x − x0) +

 ∂ f 

∂y(x0, y0)(y − y0)

 

   z  = f (x, y) = 1 + 4x2 + y2

   P   = (1

2,√ 

3, 5) 

   Q

   f 

   P   = (1

2,√ 

3, 5)  

 xy

 

   P   = (1

2,√ 

3, 5)  

z  = f (1

2 , √ 3) + ∂ f 

∂x (1

2 , √ 3)(x − 1

2 ) + ∂ f 

∂y (1

2 , √ 3)(y − √ 3)

 f (x, y) = 1 + 4x2 + y2

 

∂f 

∂x = 8x

 

  ∂f 

∂x = 2y

 

∂f 

∂x(

1

2,√ 

3) = 4 

  ∂f 

∂y(

1

2,√ 

3) = 2√ 

3

 

z  = 5 + 4(x − 1

2) + 2

√ 3(y −

√ 3)

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 P 

 

n = (−∂f 

∂x(

1

2,√ 

3), −∂f 

∂y(

1

2,√ 

3) = (−4, −2√ 

3, 1)

 P 

 

x(t) = 1

2 − 4t, y(t) =

√ 3 − 2

√ 3 t

   z (t) = 5 + t

 Q

   xy

   z  = 0

   t  = −5

 

 Q = (41

2 , 11

√ 3, 0)

 

 z  =  f (x, y)

 

 

 f 

 

f   

   

f (x, y) =

x y x2

+ y2

,   (x, y)

= (0, 0)

0 ,   (x, y) = (0, 0)

 x

   y

 

x   y

 

∂f 

∂x(0, 0) = 0

 

  ∂f 

∂x(0, 0) = 0

 

 

 y = x

 

x =  t 

  y = t 

  z  =  |t|√ 

 

 

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 z  =   xy√ 

x2+y2  

 

   

 f   :  R → R

   x0  

 

f (x0) = limx

→x0

f (x) − f (x0)

x−

x0

 

P 0  = (x0, f (x0))  

  f   

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 (x0, f (x0))

   f (x)

   x

 

x0    P 0  

f (x) = f (x0) + f (x0)(x − x0) + ε

 x

   x0  

limx→x0

f (x) − f (x0) = limx→x0

(f (x0)(x − x0) + ε) ⇐⇒   limx→x0

f (x) − f (x0)

x − x0= f (x0) + lim

x→x0

ε

x − x0

 f 

   x0  

f (x0) = limx→x0

f (x) − f (x0)

x − x0

,  

  limx→x0

ε

x − x0

= 0

 

   f   :  R

→R

   x

0    f (x) = f (x

0) + m(x

−x0) + ε

 

m, ε ∈ R 

limx→x0

ε

x − x0

= 0

 f 

   x0  

m =  f (x0)  

  f   

  x0    x

 

 x0  

  t(x) =  f (x0) +  f (x0)(x − x0)  

  f (x) − t(x) =  ε →  0  

x → x0  

 

 z  =  f (x, y)

   (x0, y0)

 

 

f   

  (x0, y0, f (x0, y0))  

  x − x0   = ∆x 

  y − y0   = ∆y 

 

 

 

   z  = f (x, y)

   P 0  = (x0, y0)

 

 m

   n

 

f (x0 + ∆x, y0 + ∆y) = f (x0, y0) + m∆x + n∆y + ε ,  

  lim(∆x,∆y)→(0,0)

ε ∆x2 + ∆y2

  = 0

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 m =

 ∂f 

∂x(x0, y0)

   n =

 ∂f 

∂y(x0, y0)

 

 ε

   P 0

 ∆x

   ∆y

 

ε =  ε(x0 + ∆x, y0 + ∆y) = f (x0 + ∆x, y0 + ∆y)

−f (x0, y0)

−m∆x

−n∆y

 lim

(∆x,∆y)→(0,0)

ε(x0 + ∆x, y0 + ∆y)

||(∆x, ∆y)||   = 0  

lim∆x→0

ε(x0 + ∆x, y0)

||(∆x, 0)||   = lim∆x→0

f (x0 + ∆x, y0) − f (x0, y0) − m∆x

|∆x|   = 0

 

lim∆x→0

f (x0 + ∆x, y0) − f (x0, y0)

|∆x|   − m ∆x

|∆x|

= 0

 ∆x > 0 ⇒ |∆x| = ∆x

   ∆x < 0 ⇒ |∆x| = −∆x

 

0 = lim∆x→0

f (x0 + ∆x, y0) − f (x0, y0)|∆x|   − m  ∆x|∆x|

= lim

∆x→0

f (x0 + ∆x, y0) − f (x0, y0)

∆x  − m

 m = lim

∆x→0

f (x0 + ∆x, y0) − f (x0, y0)

∆x  =

 ∂f 

∂x(x0, y0)

 

 n =

 ∂f 

∂y(x0, y0)

 

   P 

 

 

P   

 

  ε  

 (x, y)

   (x0, y0)

 

 (x0, y0, f (x0, y0))

 

   

f (x, y) =

x y x2 + y2

,   (x, y) = (0, 0)

0 ,   (x, y) = (0, 0)

 

 

   f 

 

lim(∆x,∆y)→(0,0)

ε(∆x, ∆y)

||(∆x, ∆y)||  = lim(∆x,∆y)→(0,0)

∆x ∆y

∆x2 + ∆y2

 

 y = x

 

lim(∆x,∆y)→(0,0)

∆x ∆y

∆x2 + ∆y2   = lim∆x→0

∆x2

2∆x2   = 1

2

 x = 2y

 

lim(∆x,∆y)→(0,0)

∆x ∆y

∆x2 + ∆y2   = lim∆y→0

2∆y2

4∆y2 + ∆y2   = 2

5

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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   z  = f (x, y) = x2 + y2

 R2

 

   

(x, y) 

ε(x + ∆x, y + ∆y) =   f (x + ∆x, y + ∆y) − f (x, y) − ∂ f 

∂x(x, y)∆x − ∂f 

∂y(x, y)∆y

= (x + ∆x)2 + (y + ∆y)2 − x2 − y2 − 2x∆x − 2y∆y= ∆x2 + ∆y2

 

lim(∆x,∆y)→(0,0)

ε(x + ∆x, y + ∆y)

||(∆x, ∆y)||   = lim(∆x,∆y)→(0,0)

∆x2 + ∆y2 ∆x2 + ∆y2

  = lim(∆x,∆y)→(0,0)

 ∆x2 + ∆y2 = 0

 f 

   (x, y) ∈ R

 

 =⇒  

   z  = f (x, y)

   P 0 = (x0, y0)

   f 

   P 0  

   

lim(∆x,∆y)→(0,0)

f (x0 + ∆x, y0 + ∆y) = f (x0, y0)

 f 

   P 0  

  m   n

 

lim(∆x,∆y)→(0,0) f (x0 + ∆x, y0 + ∆y) == lim

(∆x,∆y)→(0,0)(f (x0, y0) + m∆x + n∆y + ε(x0 + ∆x, y0 + ∆y))

=   f (x0, y0) + lim(∆x,∆y)→(0,0)

(m∆x + n∆y) + lim(∆x,∆y)→(0,0)

ε(x0 + ∆x, y0 + ∆y)

=   f (x0, y0) + lim(∆x,∆y)→(0,0)

ε(x0 + ∆x, y0 + ∆y)

=   f (x0, y0) + lim(∆x,∆y)→(0,0)

ε(x0 + ∆x, y0 + ∆y)

||(∆x, ∆y)||   ||(∆x, ∆y)||

=   f (x0, y0) + lim(∆x,∆y)

→(0,0)

ε(x0 + ∆x, y0 + ∆y)

||(∆x, ∆y)

||  lim(∆x,∆y)

→(0,0)

||(∆x, ∆y)||=   f (x0, y0) + 0 · 0

=   f (x0, y0)

 

 

 

   

f (x, y) = x2 y

x4 + y2 ,   (x, y) = (0, 0)

0 ,   (x, y) = (0, 0)

 f 

   (0, 0)

 

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lim(x,y)→(0,0)

x2 y

x4 + y2

 f 

   (0, 0)

   f 

   (0, 0)

 

 

 

 f 

   (x, y) → (0, 0)

 

 f 

   x

   y

 

 

 

 

   

∂f 

∂x 

∂f 

∂y  

  P 0 = (x0, y0)  

 P 0  

  f   

  P 0  

   

lim(∆x,∆y)→(0,0)

ε(x0 + ∆x, y0 + ∆y)

||(∆x, ∆y)||   = 0

 

f (x0+∆x, y0+∆y)−f (x0, y0) = f (x0+∆x, y0+∆y)−f (x0, y0+∆y)+f (x0, y0+∆y)−f (x0, y0)  

 g(x) = f (x, y0 + ∆y)

 

 c

∈(x0, x0 + ∆x)

 

g(x0 + ∆x) − g(x0) = g (c)∆x ⇐⇒ f (x0 + ∆x, y0 + ∆y) − f (x0, y0 + ∆y) = ∂f 

∂x(c, y0 + ∆x)∆x

 

 h(x) =   f (x0, y)

 

d ∈ (y0, y0 + ∆y)  

h(y0 + ∆y) − h(y0) = h(d)∆y ⇐⇒ f (x0, y0 + ∆y) − f (x0, y0) = ∂f 

∂y(x0, d)∆y

 

 

ε(x0 + ∆x, y0 + ∆y) =

 ∂f 

∂x (c, y0 + ∆y)∆x +

 ∂f 

∂y (x0, d)∆y − ∂ f 

∂x (x0, y0)∆x − ∂f 

∂y (x0, y0)∆y

 

ε(x0 + ∆x, y0 + ∆y)

||(∆x, ∆y)||   =

∂f 

∂x(c, y0 + ∆y) − ∂f 

∂x(x0, y0)

  ∆x

||(∆x, ∆y)||  +∂f 

∂y(x0, d) − ∂f 

∂y(x0, y0)

  ∆y

||(∆x, ∆y)||  

 (∆x, ∆y) → (0, 0)

   c → x0  

  d → y0  

∂f ∂x  

∂f ∂y  

  P 0   ∆x

||(∆x, ∆y)|| ≤ 1

 

∆y

||(∆x, ∆y)|| ≤ 1

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lim(∆x,∆y)→(0,0)

ε(x0 + ∆x, y0 + ∆y)

||(∆x, ∆y)||   = 0

 

 

   

     

 

 

 (2, 1)

 

 x =  x(t)

   y = y(t)

   z  =  T (x, y)

 

t  

  t  

  (x(t), y(t))  

  T (x(t), y(t))  

 

 t

 

 

 y = F (x)

   x =  x(t)

 

y  =  F (x(t))

 

dF 

dt   = dF 

dx

dx

dt

 

 y =  F (x)

   x =  x(u, v) ⇒ y  =  F (x(u, v))

 z  = f (x, y)

   x =  x(t)

   y = y(t) ⇒ z  = f (x(t), y(t))

 z  = f (x, y)

   x =  x(u, v)

   y  =  y(u, v) ⇒ z  =  f (x(u, v), y(u, v))

   

 y =  F (x) = x5 + 3x2 + 10

   x =  x(u, v) = u2 cos v

 z  = f (x, y) = x5y2 + 3x2y + 10

   x =  x(t) = 2et

 y  =  y(t) = 3 ln t

 z  = f (x, y) = x5y2 + 3x2y + 10

   x =  x(u, v) = u cos v

   y  =  y(u, v) = veu

 

 y =  F (x) = (u2 cos v)5 + 3(u2 cos v)2 + 10 = u10 cos5 v + 3u4 cos2 v + 10

  z  = f (x, y) = x5y2 + 3x2y + 10 = (2et)5(3ln t)2 +3(2et)23 ln t + 10 = 288e5t ln2

t + 36e2t ln t + 10

 z  = f (x, y) = x5y2 + 3x2y + 10 = u5v2 cos5 v e2u + 3u2v cos2 v eu + 10

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 f (x(t), y(t))

 t

   x(t)

   y(t)

 

(x(t), y(t))  

  f  

 

   

   z  = f (x(u, v), y(u, v))

 

 (u0, v0)

   (u, v)

 

 (u0, v0)

   x(u, v)

   y(u, v)

   x(u, v), y(u, v))

 

x(u0, v0), y(u0, v0)  

  f   

  f (x(u, v), y(u, v))  

  f (x(u0, v0), y(u0, v0))  

 (u0, v0)

 

 

 y  =  F (x)

   x =  x(t)

   y  =  F (x(t))

 

dF 

dt  =

 dF 

dx

dx

dt  

 

 

   x =  x(u, v)

 

  (u, v)   y = F (x)

 

 x(u, v)

   y = F (x(u, v))

   (u, v)

 

∂y∂u

 =  dydx

∂x∂u

 

∂y

∂v  =

 dy

dx

∂x

∂v  

   

 u

   v

 

 y  =  F (x(u, v))

   u

 

 

   x =  x(t)

   y =  y(t)

   t

 

z  =  f (x, y)    (x(t), y(t))    z  =  f (x(t), y(t))  

 t

 

df 

dt =

 ∂f 

∂x

dx

dt  +

 ∂f 

∂y

dy

dt  

dz 

dt  =

  ∂z 

∂x

dx

dt  +

 ∂z 

∂y

dy

dt  

   

∆x =  x(t + ∆t) − x(t) ,   ∆y =  y(t + ∆t) − y(t)   ∆z  = f (x(t + ∆t), y(t + ∆t)) − f (x(t), y(t))

 

dz 

dt  = lim

∆t→0

∆z 

∆t ,

  dx

dt  = lim

∆t→0

∆x

∆t 

dy

dt  = lim

∆t→0

∆y

∆t

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 (∆x, ∆y) = (0, 0)

 

 0 = 0

 

 f 

   (x(t), y(t))

 

∆z  =  ∂z 

∂x∆x +

 ∂z 

∂y∆y + ε

 

 (x(t), y(t))

 

lim(∆x,∆y)→(0,0)

ε ∆x2 + ∆y2

  = 0

 

∆t  

∆z 

∆t  =

 ∂z 

∂x

∆x

∆t  +

 ∂z 

∂y

∆y

∆t  +

  ε

∆t  

 

lim∆→0

 ∆x2 + ∆y2

|∆t|   = lim∆t→0

 ∆x

∆t

2

+

∆y

∆t

2

=

 lim∆t→0

∆x

∆t

2

+

lim∆t→0

∆y

∆t

2

=

 dx

dt

2

+

dy

dt

2

 

 (∆x, ∆y) →   (0, 0)

   ∆t →  0

   x  =  x(t)

   y   =  y(t)

 

 

lim∆t→0

ε

∆t  = lim

∆t→0 ε 

∆x2 + ∆y2 ∆x2 + ∆y2

∆t = lim

(∆x,∆y)→(0,0) ε 

∆x2 + ∆y2 lim∆t→0

 ∆x2 + ∆y2

|∆t|

= 0 · 

dx

dt

2

+

dy

dt

2

= 0  

 ∆t → 0

 

dz 

dt  =

  ∂z 

∂x

dx

dt  +

 ∂z 

∂y

dy

dt  

    x =  x(u, v)     y  = y(u, v)  

 

(u, v)  

  z  = f (x, y)  

  (x(u, v), y(u, v))  

  z  = f (x(u, v), y(u, v))  

(u, v)  

∂f 

∂u(x(u, v), y(u, v)) =

  ∂f 

∂x(x(u, v), y(u, v))

∂x

∂u(u, v)

+  ∂f 

∂y(x(u, v), y(u, v))

∂y

∂u(u, v)

 

 

∂f 

∂v(x(u, v), y(u, v)) =

  ∂f 

∂x(x(u, v), y(u, v))

∂x

∂v(u, v)

+  ∂f 

∂y(x(u, v), y(u, v))

∂y

∂v(u, v)

 

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∂f 

∂u =

 ∂f 

∂x

∂x

∂u +

 ∂f 

∂y

∂y

∂u  

 

∂f 

∂v  =

 ∂f 

∂x

∂x

∂v +

 ∂f 

∂y

∂y

∂v  

 

 

u  

  v  

  f (x(u, v), y(u, v))  

 u

 

   z  = f (x, y)

 

∂f 

∂x

(1, 2) = 5 

  ∂f 

∂y

(1, 2) =

−2

 x =  x(u, v) =

 u

π + sen v

   y = y(u, v) =

  v2

π2 − cos u

 

∂f 

∂u 

∂f 

∂v

 u =  π

   v =  π

   

x = u

π + sen v ⇒ ∂x

∂u =

  1

π 

∂x

∂v = cos v

 

y  =  v2

π2 − cos u ⇒   ∂y

∂u = sen u

 

  ∂y

∂v  =

 2v

π2

 u =  π

   v = π

 

∂f 

∂u = 5.

1

π − 2 . 0 =

  5

π 

∂f 

∂v  = 5.(−1) − 2.

2

π  = −5 −  4

π

   (x, y)

   T (x, y) =

x2 +   y2

8  

 t

   x(t) = 1 + 2t

   y(t) =   t2

3  

 

   

dT 

dt  =

 ∂T 

∂x

dx

dt  +

 ∂T 

∂y

dy

dt  = 2x · 2 +

 y

4 · 2t

3

 (7, 3)

 

dT 

dt (x(3), y(3)) = 2 · 7 · 2 +

 3

4 · 2 · 3

3  = 29, 5

0C 

s

 

 

 

 

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 (2, 1)

 

 T (x, y) = 9x2 + 4y2

 

 y  =   x

2  

   (2, 1)

 z  = 80

 

   

 y  =   x

2  

 y =   x

2

   (2.8, 1.4)

 

 (2, 1)

   (2.8, 1.4)

 

80 − 40 (2.81 − 2)2 + (1.41 − 1)2

= 44, 1  graus

metro

 y =   x

2  

 

 y =   x

2  

lim(x,y)→(2,1)

T (x, y) − T (2, 1) (x − 2)2 + (y − 1)2

 (x, y)

   y   =   x

2  

 

 

t  

  u  =   1√ 5

(2, 1)  

 y =   x

2  

  x(t) = 2 +   2√ 5

t

y(t) = 1 +   1√ 5

t

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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lim(x,y)→(2,1)

T (x, y) − T (2, 1) (x − 2)2 + (y − 1)2

= limt→0

T (2 +   2√ 5

t, 1 +   1√ 5

t) − T (2, 1)

t

= limt→0

16√ 

5t + 8t2

t= lim

t→016

√ 5 + 8t

= 16√ 

5  graus

metro

 z  =  f (x, y)

 

 

P  = (x0, y0)  

  u = (u1, u2)  

 r

 

  x(t) =   x0 + tu1

y(t) =   y0 + tu2

 f 

   r

   f (x(t), y(t))

   C 

 V 

   r

   S 

   f 

 

 f 

   (x(t), y(t))

   t

 

f (x(t), y(t)) = F (t)

 F (0) =  f (x(0), y(0)) =   f (x0, y0)

   (t, F (t))

 

 V 

   (x0, y0)

 

 (x, y)

   r

   (x0, y0)

   |t|  

 

t  

  (x(t), y(t))  

 f 

   P 0 = (x0, y0)

   u = (u1, u2)

 

Duf (P 0) = dF 

dt (0) = lim

t→0

F (t) − F (0)

t  = lim

t→0

f (x0 + tu1, y0 + tu2) − f (x0, y0)

t

 

   

 

f (x0 + tu

1, y

0 + tu

2)−

f (x0, y

0)

t

 C 

 

 

 C 

   P   = (x0, y0, f (x0, y0))

 

 

   u = (1, 0)

 

Duf (x0, y0) = limt→0

f (x0 + t, y0) − f (x0, y0)

t  =

 ∂f 

∂x(x0, y0)

    u = (0, 1)

Duf (x0, y0) = limt→0

f (x0, y0 + t) − f (x0, y0)

t  =

 ∂f 

∂y(x0, y0)

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   v

   u =

  v

||v||  

 f 

   v

 

Dvf (x, y) = Duf (x, y)

 

 

 

 z   =   f (x, y)

   P 0   = (x0, y0)

 

 z   =  f (x, y)

   P 0   = (x0, y0)

 

 x   =   x(t) =   x0  +  tu1  

  y   =   y(t) =   y0  +  tu2    z   =   f (x0  +  tu1, y0 + tu2) =   F (t)

 

 F (t)

   t = 0

 

 

Duf (x0, y0) = dF 

dt (0) =

  ∂f 

∂x(x0, y0)

dx

dt(0) +

 ∂f 

∂y(x0, y0)

dy

dt(0)

= ∂f 

∂x

(x0, y0), ∂f 

∂y

(x0, y0) ·dx

dt

(0), dy

dt

(0)=

∂f 

∂x(x0, y0),

 ∂f 

∂y(x0, y0)

· (u1, u2)

=

∂f 

∂x(x0, y0),

 ∂f 

∂y(x0, y0)

· u

   P 0  = (x0, y0)

 

∇f (P 0) =

∂f 

∂x(P 0),

 ∂f 

∂y(P 0)

  ∇  

 f 

 

 f 

   z  =  f (x, y)

 

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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  ∇f (P 0) = 0  

  α    ∇f (P 0)

 

u  

  f   

  P 0 = (x0, y0)  

Duf (P 0) =   ∇f (P 0) · u

=   |∇f (P 0)| |u| cos α

=   |∇f (P 0)|  cos α  

  |∇f (P 0)|  

   cos α   = 1

 

α  = 0  

  u    ∇f (P 0)

 

Duf (P 0) = |∇f (P 0)| 

   cos α   = −1

 

α  = π  

  u    −∇f (P 0)

 

Duf (P 0) = −|∇f (P 0)| 

    α =   π2

 

 

 

 

 f 

 

 f 

 

 z   =   f (x, y)

 

 

(x, y)  

 

 ∇f (P 0) = 0

 

  Duf (P 0) = 0  

P 0  

 

   f (x, y) =   xy

   P 0   = (2, 1)

 

 v = (4, 3)

 |v| =

√ 42 + 32 = 5

   u = (4

5,  35

)  

  v 

 

Duf (P 0) = (1, 2)·

(4

5, 3

5) =

 4

5 +

 6

5 = 2

 

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 Duf (2, 1) = ∇f (2, 1) · u

 

 

 

   z   =  f (x, y)

 

 P 0  = (x0, y0)

   ∇f (P 0) = 0    ∇f (P 0)

 

 P 0  

   ∇f (P 0) = 0

   f (x, y) = c

   P 0  

 

P 0  

  x   =   x(t)y   =   y(t)

 

x0 = x(0) 

  y0 = y(0)  

dxdt

(0),   dydt

(0)

 

 

 z  = f (x(t), y(t)) = c

   t

 

∂f 

∂x(x(t), y(t))

dx

dt(t) +

 ∂ f 

∂y(x(t), y(t))

dy

dt(t) =

  d

dtc = 0

 t = 0

 

∂f 

∂x(x0, y0)

dx

dt(0) +

 ∂ f 

∂y(x0, y0)

dy

dt(0) = 0

  ∂f 

∂x(x0, y0),

 ∂f 

∂y(x0, y0)

·

dx

dt(0),

 dy

dt(0)

= 0

 

∇f (P 0) ·dx

dt(0),

 dy

dt(0) = 0

 f 

   P 0  

 f (x, y) = c

 

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   z  = f (x, y) = xy

 

 f 

   P   = (2,  1

2)

   ∇f (P )

   f 

 

P  

 Q  = (1, 2)

   R  = (−2, 1)

 f 

 

 z  =  xy

   z   =   f (x, y)

 

 f 

   D  = (1.1, 1)

   E  = (−1.1, 1)

 

I  = (−1.1, −1)   J  = (1.1, −1)

 

 f (x, y)

   ∇f (D)

   D

 

 

 D

   r

 

 r

   D

   0.8

 

 f (D) = 0.8

   f (x, y) = 1

 

 f   = 0.8

   f   = 1

   0.1

 

 r

   f   = 0.8

   f   = 1

 

  1 − 0.80.1

  = 2  

  |∇f (D)| 

 2

 

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   z  = f (x, y) = 36 − 2x2 − 4y2

 

   

   A  = (2, 1, 24)

 

 ?

   

v  = (−3, 4)  

 

   

 

   

   ∩

   z  = 0 ⇒ 36 − 2x2 − 4y2 = 0

 

    ∩    x = 0 ⇒ z  = 36 − 2x2  

   ∩

   y  = 0 ⇒ z  = 36 − 4y2

 

 

 

 

   

 

∇f (2, 1) =

∂f 

∂x(2, 1),

 ∂f 

∂y(2, 1)

= (−8, −8)

   (2, 1)

 

 v

   v

   v

 

u =   v|v|  =

  15

(−3, 4)  

Duf (2, 1) = ∇f (2, 1) · u = −(8, 8) ·  1

5(−3, 4) =

 1

5(24 − 32) = −8

5

 (2, 1)

   −85

 

 v = (−3, 4)

 

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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 u1 = (8, −8)

   u2  = (−8, 8)

 

 

 

  A  

   

 

 n ∈ N

 

   D ⊂ Rn

 f 

   n

 

 

(x1, x2, . . . , xn) ∈ D  

  f (x1, x2, . . . , xn)  

  D 

 f 

   {f (x1, x2, . . . , xn); (x1, x2, . . . , xn) ∈ D} ⊂ R

 

f   :  D ⊂ R

n

−→   R

(x1, x2, . . . , xn)   −→   w =  f (x1, x2, . . . , xn)

 

f   :  D ⊂ R3 −→   R

(x1, x2, x3)   −→   w =  f (x1, x2, x3)

   

w =  f (x,y,z ) = x2 +√ 

y − z 

   f 

   y − z  ≥ 0

   f 

 

D = {(x,y,z ) ∈ R3; y > z }

  D    y  = z     x  

f   

  [0, ∞) 

 R4

 

{(x , y, z, w); w =  f (x,y,z )}  

 

       

     w =  f (x,y,z )

 

f (x,y,z ) = k

  k  

   (x,y,z )

 

T (x,y,z ) = x2 + y2 + z 2

 

 

 

   x2 + y2 − z 2 = k

   k  = −2, 0, 2

 

 w =  f (x,y,z ) = x2 + y2 − z 2

 

  k > 0    k  = 0  

 k < 0

 

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 x2 + y2 − z 2 = k

   k = −2,  0,  2

 

 

w =  f (x,y,z ) 

 

 

z  

  ∂f ∂z  

  f   

  z  

 x

   y

 

 

   w = sen xyz 

 

∂w

∂x  = yz cos xyz 

∂w

∂y  = xz cos xyz 

∂w

∂z   = xy cos xyz 

 

 

 

 z  =  f (x,y,z )

   x =  x(t)

   y  =  y(t)

   z  =  z (t)

 

df dt   =  ∂f ∂x dxdt   + ∂f ∂y dydt  +  ∂ f ∂z  dz dt  

 

 w   =   f (x,y,z )

 

 

P 0  =(x0, y0, z 0)

 

Duf (P 0) = ∇f (P 0) · u = |∇f (P 0)| cos α

 

u = (u1, u2, u3)  

  α    ∇f (P 0)

 

  u  

  −1 ≤ cos α ≤ 1    |∇f (P 0)|  

 u

   f 

 

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  −|∇f (P 0)| 

 ∇f (P 0)

 

 P 0  

   (x,y,z )

   T (x,y,z ) =

x2 + y2 − z 2  

Q = (3, 1, 2) 

 

 

v = (1, 1, 1)  

 

 

 

 

 

   u =   v

|v|  =  1√ 3

(1, 1, 1)  

  ∇f  = (2x, 2y, −2z )  

Duf (Q) = ∇f (Q) · u = (6, 2, −4) ·   1√ 3

(1, 1, 1) =  4√ 

3=

 4√ 

3

3

 

4√ 3

3

0C m

 

 

  (−6, −2, 4)  

 

−|∇f (Q)| = −√ 

62 + 22 + 42 = −√ 

560C 

m

 

w = (a,b,c)  

∇f (Q) · u = (6, 1, −4) · (a,b,c) = 0 =⇒ 6a + b − 4c = 0

  b  = 4c − 6a    a  = 0     c  = 1  

b = 4  

  w = (0, 4, 1) 

 

 (3, 1, 2)

 

 

 

 P 0  = (x0, y0, z 0)

 

 P 0  

  P 0  

∇f (P 0) =

∂f 

∂x(P 0),

 ∂f 

∂y(P 0),

 ∂f 

∂z (P 0)

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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∇f (P 0) · (P  − P 0) = 0 ⇔   ∂f 

∂x(P 0)(x − x0) +

 ∂f 

∂y(P 0)(y − y0) +

 ∂ f 

∂z (P 0))(z − z 0) = 0

 

     S 

   F (x,y,z ) = k

   P 0 = (x0, y0, z 0)

 

 P 0  

  S   

  P 0  

 F 

   ∇F (P 0)  

x(t) = x0 + ∂F 

∂x(P 0) t , y(t) = y0 +

 ∂F 

∂y (P 0) t , z (t) = z 0 +

 ∂F 

∂z  (P 0) t

 

x − x0

∂F 

∂x(P 0)

=  y − y0∂F 

∂y (P 0)

=  z − z 0∂F 

∂z  (P 0)

   z  = f (x, y)

 

  w =  F (x,y,z ) = z − f (x, y)    k = 0  

 

F (x,y,z ) = z − f (x, y) = 0

 F 

   P 0

∇F (P 0) = (∂f 

∂x(P 0),

 ∂f 

∂y(P 0),

 ∂f 

∂z (P 0)) = (−∂f 

∂x((x0, y0), −∂f 

∂y((x0, y0), 1)

 

z  =  f (x0, y0) + ∂ f 

∂x(x0, y0)(x − x0) +

 ∂ f 

∂y(x0, y0)(y − y0)

 

 

   z   = 1 + 

x2 + y2  

P 0 = (1, 1, 1 +√ 

2)

   z  = 1 +

 x2 + y2

 (z − 1)2 =

x2 + y2  

F (x,y,z ) = x2 + y2 − (z − 1)2

 

x2 + y2 − (z − 1)2 = 0

 ∇F  = (2x, 2y, −2(z − 1)) ⇒ ∇F (1, 1, 1 +

√ 2) = (2, 2, −2

√ 2)

 

 

(x − 1) + (y − 1) −√ 

2(z − (1 +√ 

2)) = 0

 

x = 1 + 2t , y  = 1 + 2t 

  z  = 1 + √ 2 − 2√ 2t

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 f (x, y) =

 9 − x2 − y2

 f (x, y) =

 9 − x2 − y2

x − y  

 f (x, y) = 2 +   1

2

 x2 + 4y2

 

 f 

 

 f 

   x = 0

   y  = 0

   z  = 3

 

 f 

 

 (3, 2)

 

 D = {(x, y) ∈ R2; x2 + y2 ≤ 1}  

f (x, y) =

x2 + y2 (x, y) ∈ D

0 (x, y) ∈ R2 \ D

 

 f 

 

 

f   

  x = 0 

  y = 0 

  z  = 0 

 f 

   z  = 1/2

   z  = 1

 

 f 

 

 R2

 f 

 

 

 f (x, y) = 4 − x2 − y2

 

 f 

 

  f     x = 0     y = 0     z  = 0 

 f 

   z  = −2, 0, 2, 4

 

 f 

 

 

 z  = x2 − y2

 

 z  = −x3 + xy2

 

 z  = 2(−x3y + xy3)

 

 

 

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 z  =

  sen xy

xy  

  z  =  e−x2

+ e−y2

 z  = cos x sen y

 

 

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 f (x, y) =

xy2

3x2

−y4

  (x, y) = (0, 0)

0 (x, y) = (0, 0)

 

 f 

   (x, y) → (0, 0)

   y = mx

   m ∈ R

 

 (0, 0)

 

 z  =  f (x, y) = 1 + 4x2 + y2

 f 

   z  = 1,  2, 3, 4

 

 

 

γ   

  f   

z  = 5 

 f 

   P   = (1

2,√ 

3, 5) 

 f 

   P   = (1

2,√ 

3, 5) 

 

 

f (x, y) = 100 − 4x2 − 5y2 

 

 A = (3, 2, 44)

 

 

 

 v  = (1, −2)

 

 

 

 

 

∇ f (3, 2)  

 

z  = f (x, y) = 36 − 2x2

− 4y2

 

 

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 A = (2, 1, 24)

 

 ?

 v  = (−3, 4)

 

 

 

 D

   xy

 

 (x, y)

   f (x, y) = 300 − 2x2 − 3y2

 

 P   = (4, 9)

 

 

 

u = (3, 4) 

 

 

 z  = f (x, y) = 16 − y2 − x

 

 z   = 5

   z   = 10

   z   = 14

   z   = 16

 

 

 Q   = (0, 0, 16)

 

 

 C 

 

 y  =  x

 

T   = (3, 3, 4)  

 y  =  f (x) = x2

 F   :  R2 → R

 

F (x, y) = 0  

  f  

 z   =   f (x, y) =   x2 + y2

 F   :   R3 →   R

 

 F (x,y,z ) = 0

   f 

 

 w =  f (x,y,z ) = x2 + y2 − z 2

 S 

   P   = (3, 1, 2)

 

 S 

   4x + 12y − 8z  + 10 = 0

  S     P  

 y = 0.

 

 S 

   z  = 3x2 + y2 − 2

 

 S 

   P   = (1, 1, 2)

 

 S 

   z  = 0

 

 

S   

  P   

 

 

T (x, y) =  16

1 + x2 + 2y2

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 P   = (1, 1)

 

 

 

 P 

 

 

 v = (−3, 4)

 

 

 

r(t) = (√ 

1 + t, 1 + 2t)  

 

 S 

   x2 + 2y2 + 3y2 = 1

   S 

 

 S 

   x − 2y  + 6z   = 1

 

 

 z  = f (x, y) =

 4x2 + 10y2

 x = 5et−1

 y = 2 ln t

 

  dz 

dt  

t = 1  

 f (x, y) =

(x − y)2

x2 + y2  (x, y) = (0, 0)

0 (x, y) = (0, 0)

 f (x, y)

   R2

 

 

df 

dt(g(t))|t=0  

  g(t) = (1 − t2, 2 + t)  

 

f (x, y) =

xy(x2 − y2)

x2 + y2  ,   (x, y) = (0, 0)

0 (x, y) = (0, 0)

 (0, 0)

 

 

 

f (x, y) =

(x2 + y2)sen

  1

x2 + y2

,   (x, y) = (0, 0)

0 (x, y) = (0, 0)

 

∂f 

∂x 

∂f 

∂y 

 

∂f 

∂x 

∂f 

∂y    (0, 0)  

 f 

   (0, 0)

 

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 x   =   x(t) = 0.8t

 

y  =  y(t) = 0, 2 t  

  t  

  E (x, y) =12

x + 3y  

  x  

  y  

 

t = 5  

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   z  = f (x, y)

   P 0  = (x0, y0)

 

       

f   

Dr(P 0) = {(x, y) ∈ R2; (x − x0)2 + (y − y0)2 < r2}

 f (x, y) ≤   f (x0, y0)

   (x, y) ∈   Dr(P 0)

   f (P 0)

   

 f 

 

       f 

   Dr(P 0)

   f (x, y) ≥

f (x0, y0)  

  (x, y) ∈ Dr(P 0)  

  f (P 0)    

 f 

 

 

f (x, y) ≤  f (x0, y0)  

  (x, y)  

f   

  P 0        f 

   

   f 

 

 f (x, y) ≥  f (x0, y0)

   (x, y)

 f 

   P 0      

  f     

   f 

 

   

 

 

   P 0

  = (x0, y

0)

       f 

 

 

∂f 

∂x(P 0) =

 ∂f 

∂y(P 0) = 0

 

 

 z  = f (x, y)

 

   f 

   P 0  

  P 0  

 f 

   (x0, y0, f (x0, y0))

 

 

 

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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   P 0  

 P 0  

 

 

g(x) =   f (x, y0)  

dg

dx(x0) =

  ∂f 

∂x(P 0) = 0

 

 

h(y) =  f (x0, y)  

dh

dx(y0) =

 ∂f 

∂x(P 0) = 0

 

 P 0  

 

 

 

 

 

   f (x, y) = x2 + y2 − 2x − 4y + 7

 

 z  = x2 + y2 − 2x − 4y + 7

∂f 

∂x = 2x − 2

 

  ∂f 

∂y  = 2y − 4

 x = 1

   y =

2  

  P 0   = (1, 2) 

 

f (x, y) = x2 + y2−2x−4y +7 = (x−1)2 + (y −2)2 + 2

 

(x − 1)2 ≥  0 

  (y − 2)2 ≥ 0  

  f (x, y) ≥ 2

 

(x, y)  

  P 0   = (1, 2)  

 f 

 

 P 0 = (1, 2, 2)

 

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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 f (x, y0)

   f (x0, y)

 

 

 

   z  = f (x, y) = y2

−x2

 

   

∂f 

∂x = −2x

 

  ∂f 

∂y  = 2y

 x   = 0

   y   = 0

   P 0   = (0, 0)

 

 (0, 0)

   f (0, y) =   y2

 

f (x, 0) = −x2     

   f 

   (a, b)

 

 (a, b)

   (x, y)

   f 

   f (x, y)  > f (a, b)

 

f (x, y)  < f (a, b)  

  (a,b,f (a, b))  

  z   =   f (x, y) 

 

 z  =  y2 − x2

 

 z  =  f (x, y) = 1−x2+4xy−y2

 

 z  = f (x, 0)

   z  = f (0, y)

 

 x0  = 0

   y0  = 0

   (x0, y0)

   f 

 

 (0, 0)

   f 

 

x =  y 

 

 z   = 0

   P 0   = (x0, y0)

 

 P 0  

 

   z   =  g(x, y) = 3x4 + y2 − 4x2y

 

 xy

   y =  kx

 

γ   

 k ∈  R  

 

 

 xy

 

 y

 

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 z  = 1 − x2 + 4xy − y2

 

 

z  = 3x4 + y2 − 4x2y  

  z  = 3x4 + k2x2 − 4kx3

 z  = 3x4 + y2 − 4x2y

   z  = −0.75x4

 φ

 

 

g  

  y  = 1  

 

z  = 3x4

+1−4x2

 

x = 0.81  

  x = −0.81  

 (0.81, 1)

   (−0.81, 1)

   φ

 

 xy

   y  = 1.5x2

 φ(t) = (t, 1.5t2, g(t, 1.5t2)) =

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(t, 1.5t2, −0.75t4)  

  xz   

  z   = −0.75x4  

 g

 

xy  

  φ  

 xy

 

 

Dr(0, 0)  

 Dr(0, 0)

 

 Dr(0, 0)

   φ

 

 

g  

 

   f 

 

 (a, b)

   f 

 

A =  f xx(a, b) , B  = f xy(a, b) , C  = f yy    D =  B2 − AC 

   

D < 0 

  A > 0  

  (a, b)  

  f 

   D < 0

   A < 0

   (a, b)

   f 

   D > 0

   (a, b)

 

   

 

 

Dr(a, b)  

  P   

  Dr(a, b)  

  C   

 f 

   P 

 

 2r

 

 u = (u1, u2)

 

Duf  = f xu1 + f yu2

 

D2uf    =   Du(Duf ) =

 ∂ (Duf )

∂x  u1 +

 ∂ (Duf )

∂y  u2 = ((f xxu1 + f yxu2)u1 + (f xyu1 + f yyu2)u2

=   f xxu21 + 2f xyu1u2 + f yyu2

2

 u1  

D2uf  = f xx

u1 +

 f xyu2

f xx

2 − u22(f 2xy − f xxf yy)

f xx

 f xx  

  f 2xy − f xxf yy    A > 0

   D < 0

 

 Dr(a, b)

   f xx  > 0

   D(x, y) < 0

   (x, y)

   Dr(a, b)

 

 D2

uf >   0  

  (x, y)  

  Dr(a, b)  

  C   

 f 

   (a, b)

 

u = (u1, u2)  

  C   

  2r  

 u   = (u1, u2)

   Dr(a, b)

 f 

   (a,b,f (a, b))

   f (a, b) ≤  f (x, y)

 

 (x, y)

   Dr(a, b)

   (a, b)

   f 

 

   D = 0

 

 

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f (x, y) = 2x2 − xy + y2 − 7y

   

f x

 = 4x−

y   f 

y =

−x + 2y

−7

 

4x − y  = 0    − x + 2y − 7 = 0

 y   = 4x

   x  = 1

   y   = 4

 

 P   = (1, 4)

 

 

f xx = 4 , f yy  = 2   f xy  = −1

  A = 4     B  = −1     C  = 2     D = 1 − 4.2 = −7 <  0  

(1, 4)  

   

f (x, y) = x3 + 3xy2 − 15x − 12y

   

f x  = 3x2 + 3y2 − 15   f y  = 6xy − 12

 

3x2 + 3y2 − 15 = 0 

  6xy − 12 = 0

 

P 1  = (1, 2) , P 2  = (2, 1) , P 3  = (−1 − 2) ,   P 4  = (−2, −1)

 

f xx  = 6x , f yy  = 6x , 

  f xy  = 6y

  B2 − AC AP 1   122 − 6.6 >  0

 

P 2   62 − 12.12 <  0 12 >  0  

P 3   (−12)2 − (−6).(−6) >  0  

P 4   (−6)2 − (−12).(−12) <  0   −12 <  0  

 f 

 

 

 

   f (x, y) = x4 + y4

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 z  = x3 + 3xy2 − 15x − 12y

 

 z  =  x4 + y4

 

f x  = 4x3 = 0 ,   f y  = 4y3 = 0

 P   = (0, 0)

 

 

f xx = 12x2 , f xy  = 0   f yy  = 12y2

 P   = (0, 0)  B2 − AC  = 0

 

 

 f (0, 0) = 0  < f (x, y)

   (x, y) =

(0, 0)  

  P   = (0, 0)  

 

   z   =   f (x, y) =

  3

4y2 +

  1

24y3 −

1

32y4 − x2

   

f x  = −2x = 0 

  f y  =

 3

2y +

 1

8 y2

− 1

8y3

= 0

 

P 1  = (0, 0) , P 2  = (0, −3) , P 3  = (0, 4)

 

f xx = −2 , f xy  = 0   f yy  =

 3

2 +

 1

4y − 3

8y2

 

 B2 − AC A

P 1   0 − (−2).32  > 0

 

P 2   0 − (−2).(−218 )  <  0   −2 <  0

 

P 3   −(−2).(−72

) <  0   −2 <  0  

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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 z  =   3

4y2 +   1

24y3 −   1

32y4 − x2

 

   

 x +  y  +  z   = 1

 

 

 

   

 

x > 0   y > 0

   z > 0

 

 V   =  xyz 

   P   = (x,y,z )

 

x + y + z  = 1  

  z  = 1 − x − y  

  V   

V   = V (x, y) = xy(1 − x − y) = xy − x2y − xy2

 

 

V x = y − 2xy − y2 = 0   V y  = x − x2 − 2xy = 0

 

x = 1

3   y =

 1

3  

V xx = −2y , V xy  = 1 − 2x − 2y ,   V yy  = −2x

 

B2 − AC  =

1

3

2

2

3

2

< 0   A = −2

3 < 0

 

13

,  13

 

 

 z  = 1 − x − y

   x =   1

3   y =   1

3  

  z  =   13

 

x =   13  

  y =   13  

  z  =   13  

 

V   =  xyz   

  x + y  +  z   = 1 

 z  = 1 − x − y

   V   =  xyz 

 

 x

   y

 

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 w   =   f (x,y,z )

   (x,y,z )

 

g(x,y,z ) = 0 

   

 

 

 z  = f (x, y)

   (x, y)

 

 g(x, y) = 0

 

 f 

   

  2  

C   

  g(x, y) = 0 

 g(x, y) = 0

 y   =  φ(x)

   x  =  ψ(y)

 

 z   =  f (x, φ(x))

   z   =  f (ψ(y), y)

 

 

 P   = (x0, y0)

   z  = f (x, y)

   C 

   g(x, y) = 0

 

 ∇f (P )

   ∇ g(P )

 

 

 f 

   C 

 

 f 

   f   = 50

   P 

 

  P     C      f   = 50  

 

 f 

   P 

   ∇f (P )  

  C   

∇g(P )  

 

 

 

 

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 C 

   P 

   r(t) = (x(t), y(t))

   t0  

 r(t0) =  P 

   f 

   C 

 

 

h(t) = f (x(t), y(t))

 f 

   P   = (x0, y0)

   h

   t0  

h(t0) = 0    f   

0 =   h(t0) = ∂f 

∂x(x0, y0)

dx

dt(t0) +

 ∂f 

∂y(x0, y0)

dy

dt(t0) =

∂f 

∂x(x0, y0),

 ∂f 

∂y(x0, y0)

·

dx

dt(t0),

 dy

dt(t0)

=   ∇f (x0, y0) · r(t0)

  ∇f (P )  

  r(t0)  

  C   

  P  

 C 

   g(x, y) = 0

   z  = g(x, y)

 

 g

   P 

   ∇g(P )  

  r(t0)    ∇f (P )

   ∇g(P )  

 λ ∈ R

 

∇f (P ) = λ∇g(P )  

 

C   

∇g(P ) = 0  

  f   

 

   z  =  f (x, y)

   z  =  g(x, y)

     f 

 

 g(x, y) = 0

   P 

   ∇g(P ) = 0  

∇f (P ) = λ ∇g(P )  

 λ

 

 λ

 

 z  = f (x, y)

   g(x, y) = 0

 

 

 

   x

   y

   λ

 

∇f (x, y) = λ ∇g(x, y)   g(x, y) = 0 (∇g = 0)

 

∂f 

∂x  =   λ

 ∂ g

∂x∂f 

∂y  =   λ

 ∂g

∂y

g(x, y) = 0

   f 

   (x, y)

 

 f 

   f 

 

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 g(x, y) = 0

 

 

 

   z  = f (x, y) = x2 + y2

−2x

−2y + 3

 

C   : 4x2 − 8x + y2 − 2y + 1 = 0

 

   

 

 

z  = 1 + (x − 1)2 + (y − 1)2

 

(x

−1)2 +

 (y − 1)2

4

  = 1

 

 

 

 

 

2x − 2 = λ (8x − 8)

2y − 2 = λ (2y − 2)4x2 − 8x + y2 − 2y + 1 = 0

⇐⇒ x − 1 = 4λ (x − 1)

y − 1 = λ (y − 1)4x2 − 8x + y2 − 2y + 1 = 0

 y = 1

   λ   = 1

 

 x  = 1

   y   = 3

   y   = −1

 

 

P 1  = (1, 3)   P 2 = (1, −1)

 y = 1

   x = 2

   x = 0

 

 

P 3  = (2, 1) 

  P 4 = (0, 1)  

f (P 1) = f (P 2) = 5   f (P 3) = f (P 4) = 2

 P 1  = (1, 3)

   P 2  = (1, −1)

   P 3  = (2, 1)

   P 4  = (0, 1)

 

   z   =   f (x, y) =   x2 + (y − 2)2

 

C   :   x2 − y2 = 1

   z  =  x2 + (y − 2)2

 

 

C   :   x

2

− y

2

= 1  

 

 g(x, y) = x2 − y2 − 1 = 0

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2x = 2λ x

2(y

−2) =

−2λ y

x2 − y2 − 1 = 0 ⇐⇒

x =  λ x

y

−2 =

−λ y

x2 − y2 − 1 = 0

 x2 − y2 = 1

 

 x = 0

 

 

λ  = 1  

 y   = 1

 

x =√ 

2   x = −√ 

2  

 

P 1 = (√ 

2, 1)   P 2 = (

√ 2, 1)

 f (P 1) = f (P 2) = 3

 

 P 1  

  P 2  

 

f (√ 

2 + h, 1 + k) ≥ f (√ 

2, 1) = 3

 

f (−√ 

2 + h, 1 + k) ≥ f (√ 

2, 1) = 3

  h     k    (±√ 2 +  h, 1 +  k)  

C   :   x2 − y2 = 1 

 

f (√ 

2 + h, 1 + k) = (√ 

2 + h)2 + (1 + k − 2)2 = 3 + 2√ 

2h + h2 − 2k + k2

 (√ 

2 + h, 1 + k)  

  C   :   x2 − y2 = 1  

(√ 

2 + h)2 − (1 + k)2 = 1 ⇒ −2k =  k2 − 2√ 

2 h − h2

 

f (√ 

2 + h, 1 + k) = 3 + 2√ 

2 h + h2 + k2 + k2 − 2√ 

2 h − h2 = 3 + 2k2 ≥ 3

 k

 

 

 

 

w =  f (x,y,z )  

 x, y

   z 

   g(x,y,z ) = 0

 

 x

   y

   z 

   λ

 

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   x

   y

   z 

   λ

 

∇f (x,y,z ) = λ∇g(x,y,z )   g(x,y,z ) = 0 (∇g = 0)

 

∂f 

∂x  =   λ

 ∂ g

∂x∂f 

∂y  =   λ

 ∂g

∂y

∂f 

∂z   =   λ

 ∂g

∂z 

g(x,y,z ) = 0

    f     (x,y,z )  

 f 

   f 

 

 

 f 

 g = 0

 

   

 a

 

 

   a

 

 

 

 

 

(x, 0, 0)   (0, y, 0)

   (0, 0, z )

 

 V (x,y,z ) = 8xyz 

 

P   = (x,y,z )  

  a  

 

x2 +  y2 + z 2 =   a2  

x >   0 

  y >   0 

  z >

0  

 

8yz    =   λ 2x8xz    =   λ 2y8xy   =   λ 2z 

x2 + y2 + z 2 =   a2

⇐⇒

4xyz    =   λ x2

4xyz    =   λ y2

4xyz    =   λ z 2

x2 + y2 + z 2 =   a2

 λ x2 =   λ y2 =   λ z 2

 λ >   0

 

 x

   y

   z 

   x   =   y   =   z 

 

 x =

  a

√ 3  

 a

 

  2a√ 3

 

8√ 

3a3

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 w =  f (x,y,z )

 

 g(x,y,z ) = 0

   h(x,y,z ) = 0

 

 

 f 

   C 

 

 g  = 0

   h  = 0

 

 

 f 

   P   = (x0, y0, z 0)

   ∇f   

 C 

   P 

   ∇g

  ∇h  

  g  = 0   h = 0

 

 C 

 

 

 

∇f (P )

 

  ∇g(P )    ∇h(P )  

 λ

   µ

 

 

∇f (P ) = λ∇g(P ) + µ∇h(P )

 

 x

   y

   z 

   λ

   µ

 

 

   x

   y

   z 

   λ

   µ

 

∇f (x,y,z ) = λ∇g(x,y,z ) + µ∇h(x,y,z )   g(x,y,z ) = 0 , h(x,y,z ) = 0

 ∇g = 0, ∇h = 0

 

∂f 

∂x  =   λ

 ∂ g

∂x + µ

 ∂h

∂x∂f 

∂y  =   λ

 ∂g

∂y + µ

 ∂h

∂y

∂f 

∂z 

  =   λ ∂g

∂z 

 + µ ∂h

∂z g(x,y,z ) = 0

h(x,y,z ) = 0

   f 

   (x,y,z )

 

 f 

   f 

 

 

   γ 

   x + 2y + z  = 1

 

  x2

4  + z 2 = 1

 

 γ 

   y = 0

 

   γ 

   y   = 0

 

 |y|

 

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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 g(x,y,z ) =

 y2

 

 f (x,y,z ) = y2

 x + 2y + z  = 1

 

  x2

4  + z 2 = 1

 

 

 x

   y

   z 

   λ

   µ

 

0 = λ  +   12

2y = 2λ0 = λ  + µ2z x + 2y + z  = 1x2

4  + z 2 = 1

⇐⇒

λ +   12

µx = 0

λ =  yλ + 2µz  = 0x + 2y + z  = 1x2

4  + z 2 = 1

=⇒

y +  1

2µx = 0y + 2µz  = 0x + 2y + z  = 1x2

4  + z 2 = 1

 µ(x − 4z ) = 0

   µ   = 0

   x   = 4z 

   µ   = 0

 

 y = 0

 

x + z    = 1x2

4

  + z 2 = 1

 

{x = 0, z  = 1}  

x =

 8

5, z  = −3

5

 

P 1 = (0, 0, 1)   P 2  =

8

5, 0, −3

5

 

x = 4z   

z  =±

  1

√ 5 

x =±

  4

√ 5  

x + 2y + z  = 1  

P 3 =

4√ 

5

5  ,

 1 − √ 5

2  ,

√ 5

5

   P 4 =

−4

√ 5

5  ,

 1 +√ 

5

2  , −

√ 5

5

 

 P 1  

  P 2  

 y = 0

 

 P 4  

 

 γ 

 

 x + 2y + z  = 1

 

  x2

4  + z 2 = 1

 

 

 

 

Page 130: Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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 y  = f (x)

 

 

 

 

y = f (x)  

  [a, b]  

 

 

 

   (x0, y0)

 

 A ∈ R

2  

(x0, y0)  

  r

Dr(x0, y0) = {(x, y) ∈ R2; (x − x0)2 + (y − y0)2 < r2}

 A

  A ∈ R2  

   (x0, y0)

       

F  ∈ R2  

(x0, y0)  

  r

Dr(x0, y0) = {(x, y) ∈ R2; (x − x0)2 + (y − y0)2 < r2}

 

F   

  F    R

2 \ F  

 F  ⊂ R2

       

 F 

   R

2 \ F    

   M  ⊂ R2

     

 Dr(0, 0)

   M  ⊂ Dr(0, 0)

 

   z  = f (x, y)

 

   D ⊂ R2

 D

 

 

 

 D

 

 

D  

 D

   D

 

 

 

   D

 

T (x, y) = x2 + y2 − 2x − 2y + 3

 D

 

  D = {(x, y) ∈ R2; 0 ≤ x ≤ 2     0 ≤ y ≤ 3}  

 D

   E  = {(x, y) ∈ R2; 4x2 + y2 − 8x − 2y + 1 = 0}

 

Page 131: Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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z  =  T (x, y) =  x2 + y2 − 2x − 2y + 3 = (x − 1)2 + (y − 1)2 + 1  

  R  

 

 T 

   R

 

∂T 

∂x  = 2x − 2 = 0

 

  ∂T 

∂y  = 2y − 2 = 0

 x = 1

   y  = 1

   P 1  = (1, 1)

 

 R

 

 

 

T   

  l1 

  l2 

  l3 

  l4  

R  

  T   

 

 T 

   R

 

 

 l1

z  = T (x, y) = T (x, 0) = x2 − 2x + 3 ⇒  dz 

dx = 2x − 2 = 0 ⇒ x = 1

 l2

z  = T (2, y) = y

2

− 2y + 3 ⇒ dz 

dy   = 2y − 2 = 0 ⇒ y = 1  

l3

z  = T (x, 3) = x2 − 2x + 6 ⇒   dz 

dx = 2x − 2 = 0 ⇒ x = 1

 

l4

z  = T (0, y) = y2 − 2y + 3 ⇒  dz 

dy  = 2y − 2 = 0 ⇒ y = 1

 

P 2  = (1, 0) , P 3  = (2, 1) , P 4 = (1, 3)   P 5  = (0, 1)

  T     R

P 6  = (0, 0) , P 7  = (2, 0) , P 8 = (2, 3)   P 9  = (0, 3)

Page 132: Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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T (P 1) = 1 , T (P 2) = 2 , T (P 3) = 2 , T (P 4) = 5 , T (P 5) = 2 , T (P 6) = T (P 7) = 3 

T (P 8) = T (P 9) = 6

  P 1    P 8     P 9  

 

 T 

   E 

 

 4x2 + y2 − 8x − 2y + 1 = 0

   T 

 

 P 1 = (1, 1)

 

 

(x − 1)2 + (y − 1)2

4  = 1

 P 1  

  T     4(x − 1)2 + (y − 1)2 = 4  

 

2x − 2 = λ (8x − 8)2y − 2 = λ (2y − 2)4x2 + y2 − 8x − 2y + 1 = 0

⇐⇒

x − 1 = 4λ (x − 1)y − 1 = λ (y − 1)4x2 + y2 − 8x − 2y + 1 = 0

 x−1 = 0

   λ =

 1

4  

  y = 1

 x = 0

   x = 2

 

P 2  = (0, 1)     P 3 = (2, 1)

 x − 1 = 0 ⇒ x = 1

   y = 3

   y = −1

 

 

P 4  = (1, 3)   P 5 = (1, −1)

 

T   

T (P 1) = 1   T (P 2) = T (P 3) = 2   T (P 4) = T (P 5) = 5

 E 

   P 1  

  P 4    P 5  

   

 

 z  = x5 + y4 − 5x − 32y − 3

 z  = 3x − x3 − 3xy2

 z  =

 x5

5 − x3

3  + y2 − 2xy + x2

 z  = x4 − y4 − 2x2 + 2y2

 z  = 2y3 − 3x4 − 6x2y +   1

16  

Page 133: Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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 4(x − 1)2 + (y − 1)2 = 4

 

 

 

 x + 2y + 3z  = 6

 

 

 

24  cm3  

 R$ 8, 00

   cm2

 R$ 3, 00

   cm2

 

 R$ 2, 00

 

 

 R

 

 

 

4x2 + 36y2 + 9z 2 = 36

 

 3x + 2y + z − 14 = 0

 

 

 T (x,y,z ) = xy +z 2

 

  y − x = 0    x2 + y2 + z 2 = 4  

 

 D

   x − y   = −2, x − y   = 2, x +  y   = −2

   x +  y   = 2

 

T (x, y) = 2x2 + y2 − y  

  (x, y) ∈  R2  

 

 f (x, y) = − 1

12x3 + x −   1

4y2 +   1

2

 f 

 

 

f   

  (x + 2)2 + y2 = 4 

 f 

   D = {(x, y); (x + 2)2 + y2 ≤ 4}  

 

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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 f (x, y) = 2y2 − 8y +

 1

3x3 +

 5

2x2 − 6x + 8

 

 f 

 

 f 

   (x + 2)2 + y2 = 4

 

 

f   

D = {(x, y) ∈ R2; (x − 1)2 + (y − 2)2 ≤ 9}  

 

 

 16x2 + 4y2 + 9y2 = 144

 

 

 3x2 + 4xy + 6y2 = 140

 

 

 

ax + by + cz  = 1  

  a 

  b  

  c  

  a 

  b  

  c  

 (1, 2, 3)

 

 

 

 

 (x, y)

 

 

T (x, y) = 64(3x2 − 2xy + 3y2 + 2y + 5)

 

 

f (x, y) = 4y2e−(x2+y2)

 P 1  = (−2, 2)

   P 2  = (2, 2)

   P 3  = (2, −2)

   P 4  = (−2, −2)

 

 

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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F  

 d

       P 

 

 P 

 

 (P, F ) =

   (P, d)

 d

 

 

 

 

F   

  (0, p)  

  p >  0

   y   =

 − p

 

  P (x, y)   (x − 0)2 + (y − p)2 =

 (x − x)2 + (y + p)2

 

x2 + (y − p)2 = (y + p)2

x2 + y2 − 2 py + p2 = y2 + 2 py + p2

x2 = 4 py

 

y  =  1

4 px2 = ax2

 

 a =   1

4 p > 0

 

  p < 0

 

 

 x

   y

 

y2 = 4 px

 ( p, 0)

   x = − p

   p > 0

 

  p < 0

 

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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 y =  ax2

 y  = −ax2

 x =  ay2

 x = −ay2

   

 F 1  

  F 2  

 

P   

  P   

a > 0  

 (P, F 1) +

   (P, F 2) = 2a

 

 x

 

  P (x, y)   (x + c)2 + y2 +

 (x − c)2 + y2 = 2a

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 (x + c)2 + y2 = 2a −

 (x − c)2 + y2

 

x2 + 2cx + c2 + y2 = 4a2 − 4a (x − c)2 + y2 + x2 − 2cx + c2 + y2

 a 

(x − c)2 + y2 = a2 + cx

 

a2(x2 + 2cx + c2 + y2) = a4 + 2a2cx + c2x2

(a2 − c2)x2 + a2y2 = a2(a2 − c2)

 c < a

   a2

−c2 >  0

   b2

 a2

−c2 =  b2

 

 

b2x2 + a2y2 = a2b2

 a2b2

 

 

x2

a2 +

 y2

b2  = 1

 

 

b2 =   a2

−c2 < a2

 

b < a  

 y = 0

   (a, 0)

   (−a, 0)

   x = 0

 

 (0, b)

   (0, −b)

   (a, 0)

 

(−a, 0)  

  (0, b)   (0, −b)

 

 

 y

   F 1(0, −c)

   F 2(0, c)

 

x  

  y  

 

x2

a2 +   y2

b2  = 1

 

  x2

b2  +   y2

a2  = 1

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F 1    F 2  

  P   

  P   

 a > 0

 

|    (P, F 1) −    (P, F 2)| = 2a

 

 

 F 1   = (−c, 0)

   C 2   = (c.0)

   x

 

 

x2

a2 −  y2

b2  = 1

 

 

c2

= a2

+ b2

 

x  

  V 1 = (−a, 0) 

  V 2  = (a, 0)  

 

y  

  x = 0  

y2 = −b2  

x2

a2  = 1 +

 y2

b2 ≥ 1 =⇒ x2 ≥ a2 ⇔ |x| ≥ a

 x ≥  a

   x ≤ −a

 

 x

 

 

y2 =  b2

a2

(x2

−a2) =

⇒y =

  b

a

√ x2

−a2

 y  =

−b

a

√ x2

−a2

 x → +∞  

b

ax −  b

a

√ x2 − a2 → 0

 y   = ± b

a  

 OAV 2  

  c2 = a2 + b2 

 y

   F 1 = (0, −c)

   F 2 = (0, c)

 

x  

  y  

−x2

b2   +

 y2

a2   = 1  

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x2

a2 −   y2

b2  = 1

   −x2

b2  +   y2

a2  = 1

   

 

 

 

x2 + y2 = r2

 C  = (m, n)

 

 

P   = (x, y)  

  C   

 

(x − m)2 + (y − n)2 = r2  

 

 

P   

  xy  

(x, y)  

  xy 

(x)2 + (y)2 = r2

 (x, y)

   P 

   xy

 

 

Page 141: Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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   x =  m + x

y =  n + y  ⇐⇒

  x  =  x − m

y  = y − n  

 

 

 

 

(m, n)  

 (m, n)

 

 (m, n)

   x

(y − n)2 = 4 p(x − m)  

(y − n)2 = −4 p(x − m)  

 (m, n)

   y

(x − m)2 = 4 p(y − n)  

(x − m)2 = −4 p(y − n)  

 (m, n)

(x − m)2

a2  +

 (y − n)2

b2  = 1

  (m, n)

(x − m)2

a2  − (y − n)2

b2  = 1

 

 x

   y

 

 

Ax2 + By2 + Cx + Dy  + E  = 0  

 

 x

   xy

 

Ax2 + By2 + Cxy + Dx + Ey + F   = 0

   

 4x2 + 9y2 − 32x − 54y + 109 = 0

  2x2 + 12x − y + 17 = 0

 4x2 − 9y2 − 16x − 18y − 29 = 0

Page 142: Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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 x

   y

 

 

4x2 + 9y2 − 32x − 54y + 109 = 4(x2 − 8x + 16) + 9(y2 − 6y + 9) − 64 − 81 + 109

= 4(x − 4)2 + 9(y − 3)2 − 36

 

4(x − 4)2 + 9(y − 3)2 − 36 = 0 ⇐⇒   (x − 4)2

9  +

 (y − 3)2

4  = 1

 (4, 3)

 

 

(x−4)24

  +   (y−3)29

  = 1    y + 1 = 2(x + 3)2

 x

   y

 

2x2 + 12x − y + 17 = 2(x2 + 6x + 9) − y − 18 + 17 = 2(x + 3)2 − y − 1

 

2x2 + 12x − y + 17 = 0 ⇐⇒ y + 1 = 2(x + 3)2

 (−3, −1)

 

   

 

  y  

4x2 − 9y2 − 16x − 18y − 29 = 4(x2 − 4x + 4) − 9(y2 + 2y + 1) − 16 + 9 − 29

= 4(x − 2)2 − 9(y + 1)2 − 36

 

4x2 − 9y2 − 16x − 18y − 29 = 0 ⇐⇒  (x − 2)2

9  − (y + 1)2

4  = 1

 

(2, −1)  

  x  

y  = −1 ±   23

(x − 2)  

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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(x−2)29

  −   (y+1)2

4  = 1

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8/17/2019 Cálculo de Várias Variáveis - Waldecir Bianchini

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   y  = ln

 −1c+ex

 

  y  =  cex2  

t+xtx

  + ln |xt| = c

   x = 0

   y  = (ln |x| + c)2 + 1

   y  = 1

 

(ln y)2 = ln x2 + c  

  y  =   1−x1+x

   y =

√ 2ex − 1

   y =  cx + x ln |x|  

  y  =   x3− 1

9 + e−2x + ce−3x

 

 y  =  ce−

x3

3   + 1  

  y =  ce3x − −313

 sen2x − −213

 cos2x  

  y =   x2

2 e−2x − 1

2e−2x

 y  =  x2 + x−2

 

y  =   c−3cos x+cos3 x3sen2x

   y + p(x)y  = q (x)yn

 

 y−n

 u =  y1

−n

⇒y−ny

 =   u

1−n 

   k =   1

10 ln (103

100)

   t =   ln 2

k

 

− ln 2

ln 0, 9 = 6, 6

 

   

   

   

   

 F   = 30

   t = ln 21/3

 

 F   = kv1   t =   m

k  ln 2

 

 k =   ln(5/2)

10

   t =   3

4.104

k

 

  v(t) =   23

V (1 − e−t)    vellimit  = 75 km/h 

   

 

   y   =   c1e−x +  c2e2x

 y   =   c1e

√ 7x +  c2e−

√ 7x

 y   =   c1 cos 2x +  c2sen2x

   y   =

c1e−x cos(√ 

2x) + c2e−xsen(√ 

2x)    

x + 2x = 0  

  x − x − 2x = 0  

  x − 4x + 4x = 0 

   y  =  c1e7x+c2ex+2

   y  =  et−tet

 y =

− 427

 −   59

t

e−3t+ t9

+   427

   y  =  c1e3x+c2e4x−xe4x

 

 y = (1 − x)e2x + x2e2x

 y = c1e2x + c2e−3x + xe2x

x10

 −   125

 

  y  =  c1 cos x + c2senx +  x2

senx 

 y   =   ex − xsenx − cos x

   y   =  ex(c1 cos 3x +  c2sen3x) +   1

9ex +   1

37(sen3x + 6 cos 3x)

   y   =

c1 + c2e3x −  110 cos x −

  310senx −

  16x2 −

  19x

 

 x(t) = −1

5e−2t +   1

5e−7t

 g = 9, 8

 

 x(t) =   1

50 (−11e−7t + 20e−2t − 9cos t + 13sent)

 

 x(t) =

187

  + 2t

sen7t − 4t cos7t 

   x(t) = e−2t(cos t + 2 sen t) + sen2t

 

   x(t) =   2

5 sen 5t + (1 − 2t)cos5t

 

   x(t) = e−3t(t3 − 2t2 + t)

 

 v(t) = 10 + e−t + et

 

 

   x = 4+4t

   y  = 1

−t

   x = 2+4t

   y = 19+ 16t

   x = 2

√ 3 +2t

 

y  =   32 −   3√ 3

2  t

   x  = 3 + 3t

   y  = 4 + 8t

   x  =  π2 + 2πt

   y  = −2t

 x = 4 +

√ 22 −

√ 22

  t   y = 3 +

√ 22

  +√ 22

  t  

 

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   x   =   t

   y   = 1 + t

   x   = 2t

   y  = 1 + 2t

 

y = 1 + x 

   

x = 1 +√ 

6cos t 

  y  = 1 +√ 

6sen t  

  x =  R cos wt 

  y = R sen wt 

   x =  a cos t

   y  =  b sen t

   x = 1 + 3 cos t

   y  = 2 + 2 sen t

 

   x =  −3+√ 9+24t2

t2 

  y  = 6t  

  x2y2 + 216x − 864 = 0  

   x =   2√ 

1+t2   y = 8t

   64x2 + x2y2 = 256

   x > 0

 

 

 

 

   2 + t = −8 + 7t

  −2 + t2/2 = −1 + 7/2t

 

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 (6, 6)

   σ(2) = (1, 2)

 

 σ(t) = (( t

2 + 1)et −   t

2e−t,  1

2(t + 1)et +   1

2(t − 1)e−t)

   y = 2 + ln x

   x(t) = e5t

 y(t) = 5t + 2

 

 x(θ) = r(cos θ + θ sen θ)

   y(θ) = r(sen θ − θ cos θ)

 

 x = −5/9 + 10t

   y = −8/9 + 7t

   z  = 1 − 9t

 

   −5(x + 1) + 11y − 4(z − 2) = 0

   x = 1 − 5t

   y  = 2 + 4t

   z  = −1 − 4t

 

   x = 2 cos t

   y  = 2 sen t

   z  = 4

   x =

√ 22 − √ 

2  t   x =

√ 22

  +√ 

2  t   z  = 4

 

   x =   1

2 cos t

   y = sen t

   z  = 16 − 2cos t − 4sen t

   x =

√ 24 −

√ 24

  t 

   x   = cos t

   y   = 1 + sen t

   z   =

√ 2 − 2sen t

   x   =

√ 22  −

√ 22

  t   y   = 1 +

√ 22

  +√ 22

  t   z   = 

2 − √ 2 −

√ 2

2√ 

2−√ 2t

 

   v(π

6) =

32 −   π

12,  12

 +   π12

, 1  

 

 

  x =  x0 + kat     y  =  y0 + kbt     z  = z 0 + kct     k ∈ R 

   t

 

 σ(2) = (1, 4, 0)

   σ(2) = (−4, 4, 0)

 

√ 17 −   1

4 ln (−4 +

√ 17)

 

 x(t) =   1

40(3e−3t + 5et + 4 sen t − 8cos t)

   y(t) = −2

3e−3t + 3et −   4

3   z (t) =   1

12(e−3t + 51et − 16

 

   t

 

 

(300, 1680, 560)  

  σ(0) = (300, 1670, 60) 

   x =  t −  sen t

   y  = 1 − cos t

   z  = 1

   t1 =   π

3   t2  =   5π

3  

  4√ 

   x = (1 + t)et

 y  =  tet

 z  = (1 + t)et

 

   x + y + 2z  = 0

   −2x + z  + 3 = 0  

  x − 4y − 7z  + 5 = 0  

  2x + 10y + 7z − 3 = 0 

   x = 3 + t

 

  1

17

(17, 15, 10)  

  (1, 5, 0) 

 

 

 

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   dom(f ) = D3(0, 0) = {(x, y); x2 + y2 ≤ 9} 

  img(f ) = [0, 3]  

  dom(f ) = {(x, y);  x2 + y2 ≤9

   x = y}

   img(f ) = [0, 3]

 

   dom(f ) =  R2

 img(f ) = [2.5, ∞)

   f  ∩  

  x = 0 ⇒ z  = 2 + |y|    f 

∩  

  y = 0 ⇒ z  = 2 + |x| 

  f     ∩    z   = 0    f  ∩    z   = 3 ⇒  x2 + 4y2 = 4  

 x2 + 4y2 = 25

 

   dom(f ) =   R

img(f ) = [0, 1]  

  x2 + y2 = 1/2   x2 + y2 = 1

   f 

 

 R2 \ S 1(0, 0) = {(x, y);  x2 + y2 = 1}

   f 

   S 1(0, 0)

   (a, b) ∈ S 1(0, 0)

 

 R2 \ S 1(0, 0)

   lim(x,y)→(a,b) = 0

   1

 

 D1(0, 0)

 

 

 

    dom(f ) =  R2   img(f ) = (−∞, 4]  

   z  = x2 − y2 ←→

   ←→

 

 

z  = −x3 + xy2 ←→  

  ←→  

 z  = 2(−x3y + xy3) ←→    ←→  

   ←→

   ←→

   ←→

   ←→

   ←→

   ←→

 

   f 

   (0, 0)

   f 

   (0, 0)

 

 x =  y2

 

   x  = cos t

   y  = 2sen t

   t ∈   [0, 2π]

   z   = 4x + 2

√ 3y − 3

   x  =   1

2 − 4t

   y   =

√ 3 − 2

√ 3t

 

z  = 5 + t

   

∇f (3, 2) = (

−24,

−20)

   D

∇f (3, 2) = 4

√ 61

 

  −64

√ 5  

  (20,

−24)

 

5x2 + y2 = 56

   ∇f (2, 1) = (−8, −8)

   8

√ 2

 

−8/3  

  (8, −8) 

   (16, 54)

   −52, 8

   2x2 + 3y2 = 275

 

   y2 + x = 11

   y2 + x = 6

   y2 + x = 2

   y2 + x = 0

 

∇f (0, 0) = (−1, 0)    −7/

√ 2

 

   F (x, y) = y − x2

 F (x,y,z ) = z − x2 − y2

 

   x2 + y2 − z 2 = 6

 

  (x − 1)+3(y − 3) − 2(z − 2) = 0 

  (x +1)+3(y + 3) − 2(z + 2) = 0 

 x = 3 + 6t

   y  = 1 + 2t

   z  = 2 − 4t

   y  = 0

   (0, 0, 4)

 

   

6x + 2y − z − 6 = 0  

  2√ 41 

   x2 + 2y2 = 3

   −∇T (1, 1) = (2, 4)  

−||∇T (1, 1)|| = −2√ 

5  

  −2  

  dT dt

 (x(3), y(3)) = 0, 085 

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   (x −   1√ 

15) − 2(y +   1√ 

15) + 6(z −   2√ 

15) = 0

   (x +   1√ 

15) − 2(y −   1√ 

15) + 6(z  +   2√ 

15) = 0

 10.1

   f 

   (0, 0)

   f 

   (0, 0)

 

  625

 

  E (x(5), y(5)) = 5    dE dt   = 1 

 

   (1, 2)

   (−1, 2)

   (−1, 0)

   (1, 0)

   (0, 1), (0, −1)

 

 (1, 1)

   (0, 0)

   (−1, −1)

   (1, 0)

   (−1, 0)

   (0, 1)

   (0, −1)

 

 

(0, 0) 

  (1, 1) 

  (1, −1) 

  (−1, 1) 

  (−1, −1)  

  (−1, −1) 

  (1, −1)  

  (0, 0)  

 x = 2

   y  = 1

   z  = 2/3

   4/3

 

 x = 3

   y  = 2

   z  = 4

 

   

√ 2R

 

   

16

√ 3 

(3 2 1)