cálculo diferencial e integral ii exercícios lista r parte ... · 1ªlista de cálculo...
TRANSCRIPT
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
1
Cálculo Diferencial e Integral II Exercícios – Lista
Parte 1 – Derivadas Parciais e taxas
relacionadas.
Parte 2 – Integrais definidas e indefinidas.
1. Considere 2 2( , ) 3f x y x y . Calcule
(a)(3,2)xf usando:
( , ) ( , )
, lim0
x
f f x x y f x yf x y
xx x
.
(b) (3,2)yf usando:
( , ) ( , )( , ) lim
0y
f f x y y f x yf x y
yy y
2. Considere 2( , ) 4f x y x y
(a) Calcule ( 1,2)xf .
(b) Calcule ( 1,2)yf .
3. Calcule fx e fy para as seguintes funções:
(a). ( , ) 7 10f x y x y
(b) 2 2( , ) 3f x y x y
(c)2
1 3( , )f x y
x y
(d) 3 2
2 6( , )f x y
x y
(e) 1 2 1 2( , )f x y x y
(f) 3( , )f x y x y
(g)
2( , ) 4f x y x y
(h) 2 2( , ) 10 5f x y x y x y
(i) 2( , ) 2 6 10xf x y e x y
(j) 3( , ) ln 4 9f x y x y
(k) ( , ) 3xf x y seny
(l) ( , ) cos ln 10yf x y x x e
(m) 3( , ) 10xf x y x e y
(n) 2( , ) 2 lnf x y y x
(o) 2( , ) 3 cosf x y y x
(p) 2 2( , ) 4 6yf x y y e x
(q) 2 2( , ) 20f x y x y senx
(r) ( , )x y
f x yx y
(s) ( , )2 3
xef x y
x y
(t) ln
( , )2
yf x y
x y
(u) ( , )f x y x y
(v) 2( , )f x y x y x
(x) 2 2( , ) lnf x y x y
(y) 2 3( , ) ln x yf x y e x y
5. Considere a função de produção: 0.5 0.5( , ) 3P K L K L
Mostre que:
( , ) ( , )( , )
P K L P K LK L P K L
K L
6. Um observatório será construído na forma de um
cilindro circular reto com uma abóboda esférica como
cobertura. Se o custo da construção da abóboda será
duas vezes mais caro que na parede do cilindro quais
deverão ser as proporções mais econômicas do
observatório supondo que o volume é fixo?
Parte 2: Diferencial, Regra da cadeia,
Derivada direcional e Gradiente. Máximos e
mínimos de Funções de várias variáveis.
1. Calcular o diferencial total e o crescimento
total da função z=xy no ponto (2,3), se x=0,1 e
y=0,2:
2. Uma lata de metal fechada, na forma de um
cilindro circular reto, deve possuir altura do lado
interno igual a 6cm, raio interno de 2cm e espessura de
0,1 cm. Se o custo do metal a ser usado é 10 centavos
por cm 3, encontre o custo aproximado (por
diferenciação) na fabricação da lata.
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
2
3. Nos exercícios abaixo, encontre a derivada
parcial pelos dois métodos:
(a) Pela regra da cadeia:
ur
ux
xr
uy
y
r ( )( ) ( )( );
us
ux
xs
uy
y
s ( )( ) ( )( )
(b) Faça as substituições de x e y antes de
derivar.
(b1)
u x y x r s y r s us
ur 2 2 3 2; ; ; ;
(b2) u e x r t y rsenty
x ur
ut ; cos ; ; ;2 4
(b3) u x xy y x y
x r s y r s ur
us
3 2 3
2 3
2 2 ;
; ; ;
4. Uma caixa vai ser fabricada com madeira
de 2/3 cm de espessura. O comprimento interno deve
ter 60 cm de espessura, a largura interna 30 cm e a
altura 40 cm. Use a diferencial total para encontrar a
quantidade aproximada de madeira que será utilizada
na fabricação da caixa.
5. Dada a função f(x,y,z)= x2+ y
2 +z
2
achar a derivada s
f
no ponto M (1,1,1):
(a) Na direção do vetor
s x y z1 2 3
(b) Na direção do vetor s x y z2
6. Seja dada a função:
222),,( zyxzyxf .
(a) Encontre o gradiente de f no ponto
M(1,1,1).
(b) Determine a derivada da função f(x,y,z) ,
no ponto M(1,1,1), na direção do gradiente.
7. Encontre a derivada direcional no Ponto P0
para a função dada, na direçãoe no sentido do vetor u :
(a) g x y y tg x
u x y P
( , ) ;
; ( , )
2 2
12
12 0
133 2
(b) )0,2(;ˆˆ;),( 02
3
2
12 Pyxuexyxf y
(c) h x y z xy sen yz
u x y z P
( , , ) cos( ( );
; ( , , )
1
323
23 0 2 0 3
(d)
f x y z x y z
u x y z P
( , , ) ln( );
; ( , , )
2 2 2
1
3
1
3
1
3 0 1 3 2
(e)f x y e y
u x sen y P
x( , ) cos( );
cos( ) ( ) ; ( , )
3
12 12 0 12
3
0
8. Encontre o gradiente de f em P e a taxa de
variação do valor da função na direção e sentido de u
em P.
(a)f x y x y P
u x sen y
( , ) ; ( , );
cos
2
3 3
4 2 2
(b)
f x y e P u x yxy( , ) ; ( , ); 2 45
352 1
9. A temperatura em qualquer ponto (x,y,z) do
espaço é dada por Tx y z
60
32 2 2 . A distância é
medida em cm.
(a) Encontre a taxa de variação da
temperatura no ponto (3,-2,2) na direção do vetor
u x y z 2 3 6 .
(b) Encontre a direção e magnitude da
variação máxima de T(x,y,z) em P (3,-2,2).
10. Se V volts é o potencial elétrico em
qualquer ponto (x,y,z) do espaço e
Vx y z
1
2 2 2, encontre:
(a) A taxa de variação de V no ponto (2,2,-1).
(b) A direção da taxa de variação máxima de
V em (2,2,-1).
11. A densidade de qualquer ponto P(x,y) de
uma chapa retangular no plano xy é :
1
32 2x y.
(a) Encontre a taxa de variação da densidade
no ponto (3,2) na direção do vetor
cos u x sen y 23
23 .
(b) Encontre a direção e magnitude da taxa de
variação máxima de f em (3,2).
12. chapa de metal está situada no plano-xy,
de modo que a temperatura T em (x,y) seja
inversamente proporcional à distância à origem, e a
temperatura em P(3,4) é 1000F.
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
3
(a) Ache a taxa de variação de T em P na
direção de i j .
(b) Em que direção P aumenta mais
rapidamente em P?
(c) Em que direção P decresce mais
rapidamente em P?
(d) Em que direção a taxa de variação é 0?
13. A superfície de um lago é representada
por uma região D no plano-xy, de modo que a
profundidade (em metros) sob o ponto (x,y) é
f x y x y( , ) 300 2 32 2.
(a) Em que direção um bote em P(4,9) deve
navegar para que a profundidade da água decresça
mais rapidamente?
(b) Em que direção a profundidade permanece
a mesma?
14. O potencial elétrico V em (x,y,z) é :
V x y z 2 2 24 9
(a) Ache a taxa de variação de V em P(2,-1,3)
na direção de P para a origem.
(b) Ache a variação que produz a taxa máxima
de variação de V em P.
(c) Qual é a taxa máxima de variação em P?
15. A temperatura em (x,y,z) é dada por:
T x y z x y z( , , ) 4 162 2 2
Ache a taxa de variação de T em P(4,-2,1) na
diração 2 6 3 i j k .
(a) Em que direção T aumenta mais rapidamente
em P?
(b) Qual é esta taxa de variação?
(c) Em que direção T decresce mais rapidamente
em P?
(d) Qual é essa taxa de variação?
16. O Potencial elétrico de uma carga elétrica
puntiforme é dado por:
r
kQrV )( ou
222),,(
zyx
kQzyxV
Sabendo que o campo elétrico desta carga é dado
por:
VrE
)(
Demonstre que:
rr
KQrE ˆ)(
2
Onde:
r
rr
ˆ
E r
é o chamado vetor deslocamento:
zzyyxxr ˆˆˆ
Possui módulo r dado por:
222 zyxr
17. Dada a função f definida
por: f x y x y x y( , ) 2 24 2 2:determine os
extremos relativos de f, se existirem
18. Determine as dimensões relativas de uma
caixa retangular, sem tampa, tendo um volume
específico V, se queremos usar a mínima quantidade de
material em sua confecção:
19. Determine as dimensões de uma caixa
retangular sem tampas que deve ser feita de tal forma
que tenha o máximo volume possível.
20. Encontre 3 números positivos cuja soma
seja 24 e seu produto o maior possível.
21. Dada:
yxyxyxf 2732),( 234 :
(a) Determine os possíveis pontos críticos P0(x0,y0) de
f(x,y).
(b) Calcule o discriminante
22
2
2
2
2
2
22
2
2
2
),(
yx
f
y
f
x
f
y
f
yx
f
yx
f
x
f
yxD
e verifique se há máximos ou mínimos
relativos.
Dado:
(i) f tem um valor mínimo relativo
em (x0 , y0 ) se:
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
4
D(x0 ,y0 ) > 0 e
2
2 0 0 0f
xx y( , )
(ii) f tem um valor máximo relativo em (x0 , y0 )
se:
D(x0 ,y0 ) > 0 e
2
2 0 0 0f
xx y( , )
(iii) f não é extremo relativo em
(x0 , y0 ) se D(x0 ,y0 ) < 0 :
(iv) Não podemos chegar a nenhuma conclusão se
D(x0 ,y0) = 0:
Para auxiliar a classificação, use a tabela
abaixo.
P0(x0,y0) D(x0,y0)
),( 002
2
yxx
f
Classificação
de P0(x0,y0)
22. O raio e a base de um cone circular reto
valem, respectivamente, 10 cm e 25 cm com erro de
0.1 cm em cada dimensão. Determine o máximo erro
no volume do cone.
23. Se R é a resistência equivalente de 3
resistores de resistências R1, R2 e R3, dada por:
1 2 3
1 1 1 1
R R R R
Com valores:
Resistências R1() R2() R3()
Valores 25 40 50
R = 0.5%R
Estime o máximo valor em R.
24. Encontre a derivada direcional f
u
no ponto
P e na direção do vetor dado.
(a) ˆ ˆ, 1 2 3,4 4 3f x y x y P v i j
(b) 2 2 ˆ ˆ, ln 2,1 1 2f x y x y P v i j
(c) 4 2 3 ˆ ˆ, 2,1 4 3g p q p p q P v i j
(d) ˆ ˆ, 1,2 5 10f r s arctg r s P v i j
(e) , , 0,0,0 5,1, 2y z yf x y z x e y e z e P v
(f) , , 3,2,6 1, 2,2f x y z x y z P v
(f) 3
2 ˆˆ, , 2 3 1,1,2 2f x y z x y z P v j k
25. Encontre a máxima taxa de variação da função
dada, max
f
u
no ponto P e indique a direção em que
ela ocorre.
Observação:
max
ˆ P
P
P
fff u
u f
(a) 2
, 2,4y
f x y Px
(b) , 0,0p qf q p q e p e P
(c) , 1,0f x y sen x y P
(d)
, , 1,1, 2x y
f x y z Pz
(e) 2 2 2, , 3,6, 2f x y z x y z P
(f) , , 2 3 5,1,1f x y z tg x y z P
(f) 3
2 ˆˆ, , 2 3 1,1,2 2f x y z x y z P v j k
Referências bibliográficas: 1. James Stewart, Calculus, concepts and context, 2°
Edition.
2. Swokovski, "O Cálculo com Geometria Analítica", Volume
II, 2ª Edição, Makron Books, Volume 2.
3. L. Leithold, "O Cálculo com Geometria Analítica", Volume
2, Editora Harbra. ISBN: 8529402065
4. Hamilton Luiz Guidorizzi “Um curso de Cálculo” , V 2, Editora LTC.
5. http://www.wolfram.com
6. http://www.wolframalpha.com
Exercícios Resolvidos
1. Considere 2 2( , ) 3f x y x y
(a) Calcule (3,2)xf usando 4.1.
(b) Calcule (3,2)yf usando 4.2.
Solução: (a)
( , ) ( , )
, lim0
x
f f x x y f x yf x y
xx x
2 2 2 23 3, lim
0x
x x y x yf x y
x x
2 2 2 2 22 3 3
, lim0
x
x x x x y x yf x y
x x
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
5
22
, lim0
x
x x xf x y
x x
2
, lim0
x
x x xf x y
x x
, lim 20
xf x y x xx
, 2xf x y x
(3,2) 2 3 6xf
(b)
( , ) ( , )( , ) lim
0y
f f x y y f x yf x y
yy y
22 2 23 3
( , ) lim0
y
x y y x yf x y
y y
2 2 2 2 23 2 3( , ) lim
0y
x y y y y x yf x y
y y
2 2 2 2 23 6 3 3( , ) lim
0y
x y y y y x yf x y
y y
26 3( , ) lim
0y
y y yf x y
y y
6 3( , ) lim
0y
y yf x y y
y y
( , ) lim 6 30
yf x y y yy
( , ) 6yf x y y
(3,2) 6 2 12yf
2. Considere
2( , ) 4f x y x y
(a) Calcule ( 1,2)xf usando 4.1.
(b) Calcule ( 1,2)yf usando 4.2.
Solução: (a)
11 1
1 1
( , ) ( , ), limx
f x y f x yff x y
x xx x x
1
( ,2) ( 1,2)1,2 lim
1x
f x ff
x x
2 24 2 4 1 2
1,2 lim1 1
x
xf
x x
16 16
1,2 lim1 1
x
xf
x x
1
1,2 lim 161 1
x
xf
x x
1,2 lim 16 11
xfx
1,2 16xf
(b)
1
1 1 11 1
1
( , ) ( , )( , ) limy
y
f x y f x yff x y
yy y y
2 24 1 4 1 2( 1,2) lim
2 2y
yff
yy y
24 16( 1,2) lim
2 2y
yf
y y
2 4
( 1,2) lim 42 2
y
yf
y y
2 22
( 1,2) lim 42 2
y
yf
y y
2 2
( 1,2) lim 42 2
y
y yf
y y
( 1,2) lim 4 22
yf yy
( 1,2) 4 2 2 16yf
3. Calcule fx e fy para as seguintes funções:
1. ( , ) 7 10f x y x y
, 7x
ff x y
x
, 10y
ff x y
y
2. 2 2( , ) 3f x y x y
, 2x
ff x y x
x
2 1, 3 2 6y
ff x y y y
y
3. 2
1 3( , )f x y
x y
2 1( , ) 3f x y x y
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
6
2 1 3, 2 2x
ff x y x x
x
3
2,x
ff x y
x x
1 1 2, 3 3y
ff x y y y
y
2
3,y
ff x y
y y
4. 3 2
2 6( , )f x y
x y
3 2( , ) 2 6f x y x y
3 1 4, 2 3 6x
ff x y x x
x
4
6,x
ff x y
x x
2 1 3, 6 2 12y
ff x y y y
y
3
12,y
ff x y
y y
5. 1 2 1 2( , )f x y x y
1 1
12 2
1 1,
2 2x
ff x y x x
x
1
,2
x
ff x y
x x
1 1
12 2
1 1,
2 2y
ff x y y y
y
1
,2
y
ff x y
y y
6. 3( , )f x y x y
1 3 1 2( , )f x y x y
1 2
13 3
2
3
1 1 1,
3 33
x
ff x y x x
xx
3 2
1,
3x
ff x y
x x
1 1
12 2
1 1,
2 2y
ff x y y y
y
1
,2
y
ff x y
y y
7. 2( , ) 4f x y x y
1 1 2 0 2, 4 4x
ff x y x y x y
x
2, 4x
ff x y y
x
2 1, 4 2y
ff x y x y
y
, 8y
ff x y x y
y
8. 2 2( , ) 10 5f x y x y x y
1 1 2 2 1, 10 5 2x
ff x y x y x y
x
2, 10 10x
ff x y y x y
x
2 1 2 1 1, 10 2 5 1y
ff x y x y x y
y
2, 20 5y
ff x y x y x
y
9. 2( , ) 2 6 10xf x y e x y
2 1, 2 2 0x
x
ff x y e x
x
, 4x
x
ff x y e x
x
1 1, 0 6 1y
ff x y y
y
, 6y
ff x y
y
10. 3( , ) ln 4 9f x y x y
1, 0x
ff x y
x x
1
,x
ff x y
x x
2 1, 0 4 3y
ff x y y
y
2, 12y
ff x y y
y
11. ( , ) 3xf x y seny
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
7
, 3 ln3 0x
x
ff x y
x
, 3 ln3x
x
ff x y
x
, 0 cosy
ff x y y
y
, cosy
ff x y y
y
12. ( , ) cos ln 10yf x y x x e
1, 0x
ff x y senx
x x
1
,x
ff x y senx
x x
, 0 0y
y
ff x y e
y
, y
y
ff x y e
y
13. 3( , ) 10xf x y x e y
3 3, 0x x
x
ff x y x e e x
x
2 3, 3 x x
x
ff x y x e e x
x
2, 3x
x
ff x y x e x
x
1 1, 0 10 1y
ff x y y
y
, 10y
ff x y
y
14. 2( , ) 2 lnf x y y x
2 2 1
, 2 ln 2x
ff x y y x y
x x
22
,x
f yf x y
x x
2, 2 ln 2 2 lny
ff x y y x y x
y
, 4 lny
ff x y y x
y
15. 2( , ) 3 cosf x y y x
2 2, 3 cos 2x
ff x y y x y senx
x
2, 3x
ff x y y senx
x
2, 3 cos 3 2 cosy
ff x y y x y x
y
, 6 cosy
ff x y y x
y
16. 2 2( , ) 4 6yf x y y e x
2 1, 0 6 2x
ff x y x
x
, 12x
ff x y x
x
2 2, 4 4 0y y
y
ff x y y e e y
y
2, 4 2 4y y
y
ff x y y e e y
y
, 4 2y
y
ff x y y e y
y
17. 2 2( , ) 20f x y x y senx
2 1, 0 6 2x
ff x y x
x
2 2 2 2, 20 20x
ff x y x y senx x y senx
x
2 2 2, 20 2 20 cosx
ff x y x y senx x y x
x
2 2, 20 2 cosx
ff x y y x senx x y x
x
2 2, 20y
ff x y x y senx
y
2, 20 2y
ff x y x y senx
y
18. ( , )x y
f x yx y
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
8
2
,x
x y x yx y x y
f x xf x yx x y
2
1 1,x
x y x yff x y
x x y
2,x
f x y x yf x y
x x y
2
2,x
f yf x y
x x y
2
,y
x y x yx y x y
f y yf x y
y x y
2
1 1,y
x y x yff x y
y x y
2,y
f x y x yf x y
y x y
2
2,y
f xf x y
y x y
19. ( , )2 3
xef x y
x y
2
2 32 3
,2 3
x
x
x
e x yx y e
f x xf x yx x y
2
2 3 2,
2 3
x x
x
e x y eff x y
x x y
2
2 6 2,
2 3
x x x
x
f x e y e ef x y
x x y
2
2 6 2,
2 3
x
x
e x yff x y
x x y
2
2 32 3
,2 3
x
x
y
e x yx y e
f y yf x y
y x y
2
0 2 3 3,
2 3
x
y
x y eff x y
y x y
2
3,
2 3
x
y
f ef x y
y x y
20. ln
( , )2
yf x y
x y
2
ln 22 ln
,2
x
y x yx y y
f x xf x yx x y
2
0 2 ln 1,
2x
x y yff x y
x x y
2
ln,
2x
f yf x y
x x y
2
ln 22 ln
,2
y
y x yx y y
f y yf x y
y x y
2
12 ln 2
,2
y
x y yf y
f x yy x y
2
2 2ln
,2
y
xy
f yf x y
y x y
21. 0.3 0.7( , )f x y x y
0.3 1 0.7, 0.3 0.3x
ff x y x x
x
0.7
0.3,x
ff x y
x x
0.7 1 0.3, 0.7 0.7y
ff x y y y
y
0.3
0.7,y
ff x y
y y
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
9
22. 0.6 0.3( , ) 2f x y x y
0.6 1 0.4, 2 0.6 1.2x
ff x y x x
x
0.4
1.2,x
ff x y
x x
0.3 1 0.7, 0.3 0.3y
ff x y y y
y
0.7
0.3,y
ff x y
y y
23. 1( , ) 10 0 1f x y x y
1, 10x
ff x y x
x
1
10,x
ff x y
x x
1 1, 1 1y
ff x y y y
y
1
,y
ff x y
y y
24. ( , ) ln 2 3f x y x y
2 3ln 2 3
,2 3
x
x yx yf xf x y
x x x y
2
,2 3
x
ff x y
x x y
2 3
ln 2 3,
2 3y
x y
x yf yf x y
y y x y
3
,2 3
y
ff x y
y x y
25. 2 3( , ) x yf x y e
2 5
2 52 5
,
x y
x y
x
e x yff x y e
x x x
2 5, 2 x y
x
ff x y e
x
2 5
2 52 5
,
x y
x y
y
e x yff x y e
y y y
2 5, 5 x y
y
ff x y e
y
26. ( , ) 2x yf x y
2
, 2 ln 2
x y
x y
x
x yff x y
x x x
, 2 ln 2 1x y
x
ff x y
x
, 2 ln 2x y
x
ff x y
x
2
, 2 ln 2
x y
x y
y
x yff x y
y y y
, 2 ln 2 1x y
y
ff x y
y
, 2 ln 2x y
y
ff x y
y
27. 2 2
( , ) x yf x y e
2 2
2 2
2 2
,
x y
x y
x
e x yff x y e
x x x
2 2
, 2x y
x
ff x y e x
x
2 2
, 2 x y
x
ff x y x e
x
2 2
2 2
2 2
,
x y
x y
y
e x yff x y e
y y y
2 2
, 2x y
y
ff x y e y
y
2 2
, 2 x y
y
ff x y y e
y
28. ( , ) x yf x y e
,
x y
x y
x
e x yff x y e
x x x
, x y
x
ff x y e y
x
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
10
, x y
x
ff x y y e
x
,
x y
x y
y
e x yff x y e
y y y
, x y
y
ff x y e x
y
, x y
y
ff x y x e
y
29. ( , ) 3x yf x y
3
, 3 ln3
x y
x y
x
x yff x y
x x x
, 3 ln3x y
x
ff x y y
x
, ln3 3x y
x
ff x y y
x
3
, 3 ln 3
x y
x y
y
x yff x y
y y y
, 3 ln 3x y
y
ff x y x
y
, ln 3 3x y
y
ff x y x
y
30. ( , ) cos 2 3f x y x y
cos 2 3 2 3
, 2 3x
x y x yff x y sen x y
x x x
, 2 3 2x
ff x y sen x y
x
, 2 2 3x
ff x y sen x y
x
cos 2 3 2 3
, 2 3y
x y x yff x y sen x y
y y y
, 2 3 3y
ff x y sen x y
y
, 3 2 3y
ff x y sen x y
y
31. 2
( , ) 5x yf x y
2
2
25, 5 ln 5
x y
x y
x
x yff x y
x x x
2
, 5 ln5 2x y
x
ff x y x
x
2
, 2 5 ln5x y
x
ff x y x
x
2
2
25, 5 ln 5
x y
x y
y
x yff x y
y y y
2
, 5 ln 5 1x y
y
ff x y
y
2
, 5 ln 5x y
y
ff x y
y
32. 3
2( , ) 2f x y x x y
3 1
2 2, 3 2 2x
ff x y x x y x x y
x x
2
2, 3 2 2 2x
ff x y x x y x y
x
2
2, 6 2x
ff x y x x y x y
x
3 1
2 2, 3 2 2y
ff x y x x y x x y
y y
2
2, 3 2 2y
ff x y x x y x
y
2
2, 6 2y
ff x y x x x y
y
33. 4
2( , ) 3 2f x y x y x y
4 1
2 2, 4 3 2 3 2x
ff x y x y x y x y x y
x x
3
2, 4 3 2 6 2x
ff x y x y x y x y y
x
3
2, 8 3 2 3 1x
ff x y y x y x y x
x
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
11
4 1
2 2, 4 3 2 3 2y
ff x y x y x y x y x y
y y
3
2 2, 4 3 2 3 2y
ff x y x y x y x x
y
3
2, 4 3 2 3 2y
ff x y x x y x y x
y
34.
3
2
1( , )
2f x y
x y
3
2( , ) 2f x y x y
3 1
2 2, 3 2 2x
ff x y x y x y
x x
4
2, 3 2 2x
ff x y x y x
x
42
6,
2x
f xf x y
x x y
3 1
2 2, 3 2 2y
ff x y x y x y
y y
4
2, 3 2 2y
ff x y x y
y
42
6,
2y
ff x y
y x y
35. ( , )f x y x y
1
2( , )f x y x y
1
12
1,
2x
ff x y x y x y
x x
1
21
,2
x
ff x y x y y
x
1
2
1 1,
2x
ff x y y
xx y
1
,2
x
f yf x y
x x y
1
21
,2
y
ff x y x y x
y
1
2
1 1,
2y
ff x y x
yx y
1
,2
y
f xf x y
y x y
36. 2( , )f x y x y x
1
2 2( , )f x y x y x
1
12 22
1,
2x
ff x y x y x x y x
x x
1
2 21
, 22
x
ff x y x y x y x
x
12 2
1 1, 2
2x
ff x y y x
xx y x
2
1 2,
2x
f y xf x y
x x y x
1
12 22
1,
2y
ff x y x y x x y x
y y
1
2 21
,2
y
ff x y x y x x
y
12 2
1,
2y
f xf x y
yx y x
2
1,
2y
f xf x y
y x y x
37. 23( , ) 2 3f x y x x y
1
2 3( , ) 2 3f x y x x y
1
12 23
1, 2 3 2 3
3x
ff x y x x y x x y
x x
2
2 31
, 2 3 4 33
x
ff x y x x y x y
x
22 3
1 1, 4 3
32 3
x
ff x y x y
xx x y
223
1 4 3,
32 3
x
f x yf x y
xx x y
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
12
1
12 23
1, 2 3 2 3
3y
ff x y x x y x x y
y y
2
2 31
, 2 3 33
y
ff x y x x y
y
22 3
1 1, 3
32 3
y
ff x y
yx x y
223
1,
2 3y
ff x y
yx x y
38. ( , ) x yf x y e e
1
2( , ) x yf x y e e
1
12
1,
2
x y x y
x
ff x y e e e e
x x
1
21
,2
x y x
x
ff x y e e e
x
1
2
1 1,
2
x
x
x y
ff x y e
xe e
1
,2
x
xx y
f ef x y
x e e
1
12
1,
2
x y x y
y
ff x y e e e e
y y
1
21
,2
x y y
y
ff x y e e e
y
1
2
1 1,
2
y
y
x y
ff x y e
ye e
1
,2
y
yx y
f ef x y
y e e
39. 2 2( , ) lnf x y x y
1
2 2 2( , ) lnf x y x y
12 2 2
12 2 2
,x
x y
f xf x yx
x y
2 211
2 2 2
12 2 2
1
2,x
x yx y
f xf x yx
x y
12 2 2
12 2 2
12
2,x
x y xf
f x yx
x y
1 12 2 2 22 2
12
2,x
xf
f x yx
x y x y
1 12 2 2 2
,x
f xf x y
xx y
22 2 2
,x
f xf x y
xx y
2 2,x
f xf x y
x x y
12 2 2
12 2 2
,y
x y
f yf x y
yx y
2 211
2 2 2
12 2 2
1
2,y
x yx y
f yf x y
yx y
12 2 2
12 2 2
12
2,y
x y yf
f x yy
x y
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
13
1 12 2 2 22 2
12
2,y
yf
f x yy
x y x y
1 12 2 2 2
,y
f yf x y
yx y
22 2 2
,y
f yf x y
yx y
2 2,y
f yf x y
y x y
40. 2 3( , ) ln x yf x y e x y
2 3
2 3,
x y
x x y
e x y
f xf x yx e x y
2 1 3
2 3
2
,
x y
x x y
x ye x y
f xf x yx e x y
3
2 3
2,
x y
x x y
f e y x yf x y
x e x y
2 3
2 3,
x y
y x y
e x y
f yf x y
y e x y
2 3 1
2 3
3
,
x y
y x y
x ye x y
f yf x y
y e x y
2 2
2 3
3,
x y
x x y
f e y x yf x y
x e x y
4. Considere a função de produção: 0.5 0.5( , ) 3P K L K L
Mostre que:
( , ) ( , )( , )
P K L P K LK L P K L
K L
Solução: 0.5 0.5
0.5 1 0.53( , )
3 0.5K LP K L
K LK K
0.5 0.5( , )1.5
P K LK L
K
0.5 0.5
0.5 0.5 13( , )
1.5K LP K L
K LL L
0.5 0.5( , )1.5
P K LK L
L
( , ) ( , )P K L P K LK L
K L
0.5 0.5 0.5 0.51.5 1.5K K L L K L 1 0.5 0.5 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.51.5 1.5 1.5 1.5K L L K K L L K
0.5 0.5( , ) ( , )3 ( , )
P K L P K LK L K L P K L
K L
5. Encontre os máximos e os mínimos da
função: 4 4( , ) 4 1f x y x y xy
3 34 4 4 4f f
x y y xx y
Pontos críticos:
3
3
04 4 0
4 4 00
f
x yx
f y x
y
2 2 22 2
2 212 12 4
f f fx y
x y x y
2 2
22 2 2 2
2 22 2
2
,
f f
x y x f f fx y
x y y xf f
x y y
2 2, 144 16x y x y
( , )i iP x y ( , )i if x y ( , )i ix y 2
2
( , )i ix y
f
x
Class.
(0,0) 1 -16 0 Ponto de
sela
(1,1) -2 144-16>0 12 Mínimo local
( 1, 1) -2 144-16>0 12 Mínimo
local
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
14
5. Encontre os máximos e os mínimos da função: 2 2 2 4 4( , ) 10 5 4 2f x y x y x y x y
3 2 320 10 4 10 8 8f f
x y x x x y yx y
Pontos críticos:
2
2 3
02 5 2 5 0
10 8 8 00
f
x y xx
f x y yy
2
3
3
5 5
24 21 12.5 0
5 510 8 8 0
2
yx
y yy
y y
2 2 22 2
2 220 10 12 8 24 20
f f fy x y x
x y x y
2 2
22 2 2 2
2 22 2
2
,
f f
x y x f f fx y
x y y xf f
x y y
2 2 2, 20 10 12 8 24 400x y y x y x
( , )i iP x y ( , )i if x y ( , )i ix y 2
2
( , )i ix y
f
x
Class.
(0,0) 0 80 -10
Máximo
local
(2.64,1.90)
8.5
2488.72
-55.93
Máximo
local ( 2.64,1.90)
(0.86,0.65)
-1.48
-187.64
-5.87 Ponto de
sela ( 0.86,0.65)
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
15
Lista de Exercícios
Parte 2 – Integrais definidas e indefinidas.
1. Calcule as integrais pelo método de
Integração por partes:
(a) 1x xxe dx e x C
(b) 2 3 3 219 6 2
27
x xx e dx e x x C
(c) 1 1
cos5 cos 5 525 5
x xdx x xsen x C
(d) 2 2cos 2 cos ( 2)x xdx x x x senx C
(e) sen cosx xdx senx x x C
(f)
22 1
2 2
xx e
xe dx x C
(g) sen cos2
xx e
xe dx senx x C
(h) 3
2 ln 3ln 13
xx xdx x C
(i)
2lnln
2
xxdx C
x
(j) 22(ln ) 2 2ln lnx dx x x x C
(k) 3 5 5 71 1sec sec sec
5 7tg x xdx x x C
(l) 2 4 2 31sec 4 cos 2 sec
15tg x xdx x x tg x C
(m) 3 1sec sec ln sec
2xdx x tgx x tgx C
(n) sec sec ln secx xtgxdx x x x tgx C
(o) 21ln 1
2arctgxdx x arctgx x C
(p) 2arcsen 1xdx x x arcsenx C
(q) 1x xxe dx e x C
(r) 2 2 2 2x xx e dx e x x C
(s) 2
ln 2ln 14
xx xdx x C
(t) ln ln 1xdx x x C
(w) 2sec ln cosx xdx x x tgx C
(y) 2
22(ln ) 2 ln 2ln 14
xx x dx x x C
(v) 2
2 2 22 2 14
xx e
x e dx x x C
(x) 1
cos cos2
xx e dx x senx C
(z) 2
2 cos 25
xx e
senx e dx x senx C
(a1) 2
23 2 12
xx e
x e dx x C
(b1) 3 2 2 2 21cos cos
2x x dx x x senx C
(c1) 2
2cos 2 cos5
xx e
x e dx senx x C
(d1) 2 22 2 cosx senxdx x senx x x C
2. Encontre a integral indefinida, aplicando o método
de substituição trigonométrica:
(a)
2
2 2
4
44
dx xC
xx x
(b)2 2
2
9 9
3
x x xdx arcsen C
x x
(c) 2
2
ln 1ln 5 25
5 525
dx xx C
x x
(d) 2 21
1 12
u du u u arcsenu C
(e) 32 2 216 16 2 32
4 4
x xx x dx x x arcsen C
(f)3 22 2 9 4 9(4 9)
dx xC
xx
Observação: faça a mudança:
Aparecerá:
2sec
3
x
2
seccscd C
tg
(g)
2
2 42
44
xx xArcsenh
dxC
x xx x
(h) 3 22 2
2
9 5 4(5 4 )
dx xC
x xx x
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
16
Observações:
2ln 1arcsenhu u u
2arccos h ln 1u u u
1 1ln
2 1
uarctghu
u
2
1 1sech ln 1arc u
u u
2
1 1arccossech ln 1u
u u
1 1ln
2 1
uarcctghu
u
3. Encontre as integrais pelo método das frações
parciais:
Dados:
x
B
x
A
xx
nmx
)()(
22 )()(
x
B
x
A
x
nmx
2mx nx q A B C
x x x x x x
2
2 2
mx nx q A B C
x xx x x
2
2 2, se 0
1, se 0
2
2 2arg tanh , se 0
ax barctg C
dxC
bax bx ca x
a
ax bC
(a)
2
1 2ln
4 4 2
dx xC
x x
(b) 2
2
4 9ln 2 ln 3
6 5 5
x dxx x x C
x x
(c) 2
5 2 1 125 2 5 ln 5 25 2 5 ln 5
5 10 10
xdx x x C
x
(d) 3 2
4 2ln 2 ln 2ln 1
2
xdx x x x C
x x x
(e) 2
3
6 2 1 1 3ln ln 2 1 ln 2 1
4 4 4
x xdx x x x C
x x
(f)
3 2
4 5 2
1 2 1
x xdx C
x x
(g)
2
2
2
2 131
2 4 7 1123ln 3 ln 6
18 366 3 18 23
xarctg
x xdx x x x C
x x x
(h)
2
2
2
129
5 1 5 82ln 2 ln 2 3
11 112 3 2 11 2
xarctg
x xdx x x x C
x x x
(i)
3
2
2
2 132
2 1 123ln 2 ln 6
3 36 2 3 23
xarctg
x xdx x x x x C
x x x
3. Encontre as integrais usando a técnica de
integração apropriada:
(a) ln ln 1xdx x x C
(b) cos 2 2
cos(2 )4 2
x x sen xx x dx C
(c) 2sec ( ) ln cosx x dx x x tgx C
(d)
2
3 ln 3 13
ln 3
x
xx
x dx C
(e) 2( ) 1 ( )arcsen x dx x x arcsen x C
(f) 3
2 ln 3ln 13
xx xdx x C
(g) 21( ) 1
2xarctg x dx x x arctgx C
(h) 2 21 2(3 ) 9 2 cos3 3
27 9x sen x dx x x x sen x C
(i) cos cos2
xx e
e xdx x senx C
(j) (ln ) cos(ln ) (ln )2
xsen x dx x sen x C
(k) 3
2 2
2
11 2
31
xdx x x C
x
(l) 2
23 2 12
xx e
x e dx x C
(m) 5 31
sec 2sec 3sec 3ln sec8
xdx x tgx x tgx x tgx C
(n)
/2
2
0
cos(2 )4
x x dx
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
17
(o) 42
2
0
1 3
4
xe
xe dx
(p)
3
4
/4
3
0
4 1
(4 )25
x
e
e sen x dx
(q)
1
08
xarcsenxdx
(r)
/2
0
cos 2 cos 1xdx sen
4. Encontre as integrais envolvendo potências
de seno e cosseno:
Dados:
sensencoscos)cos(
cossencossen)sen(
2
coscoscoscos
2
coscossensen
2
sensencossen
Ctdttsen
cos1
Ctsendtt
1
cos
2
2cos12
sen
2
2cos1cos 2
(a)
0
(1 ) 2senx dx
(b)3 3 1
cos 34 12
xdx senx sen x C
(c) 5 5 5 1cos cos3 cos5
8 48 80sen xdx x x x C
(d) 2 1
22 4
xsen xdx sen x C
(e)4 3 1 1
cos 2 48 4 32
xxdx sen x sen x C
(f) 3 4 51cos cos 5cos 2 9
70sen x xdx x x C
(g) 2 4 12 3 2 3 4 6cos
192
x sen x sen x sen xsen x xdx C
(h) 4 4 24 8 4 8cos
1024
x sen x sen xsen x xdx C
(i)cos cos5
( (3 ) cos(2 ))2 10
x xsen x x dx C
(j)cos cosx xsenxe dx e C
(k) (cos ) cos(cos )senxsen x dx x C
(m) 3 3cos cos3
4 12
x xsen xdx C
(n) 4 3 2 4
8 4 32
x sen x sen xsen xdx C
(o) 1 1
6 8 cos 142 28
sen x sen x dx xsenx sen x C
(p) 1 1
12 cos 8 cos 4 cos 208 40
sen x x dx x x C
(q) 1 1
cos 6 cos 4 cos 102 20
x x dx xsenx sen x C
Aplicações da Integral
1. Encontre o comprimento do arco da parábola 2y x de (0,0) a (1,1).
21
0
1dy
L dxdx
2. Encontre o centróide da região limitada pelas
curvas cosy x , y = 0; 0x e2
x
.
3. Encontre o centróide da região limitada pelas
curvas y x e2y x .
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
18
4. Encontre o volume do sólido de revolução
formado pela rotação do eixo x das curvas
y x e2y x .
5. Encontre a área da região dada para cada caso.
6. Encontre o volume da pirâmide aplicando:
0
h
V A x dx
Dica: Semelhança de triângulos:
22
2
x sA x s
h h
7. Encontre os volumes indicados, integrando
sobre uma área apropriada.:
(a) (b)
(c)
torus
8. Encontre o volume obtido pela rotação em
torno do eixo y da função 2 32y x x
2
b
a
V x f x dx
9. Uma força de 40 N atua numa mola de
comprimento natural L = 10 cm, provocando uma
deformação em seu comprimento de 10 cm para 15
cm. Sabendo que a Lei de Hooke é
F x k x
Qual o trabalho necessário para provocar uma
deformação da mola variando seu comprimento de 15
cm para 18 cm?
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
19
2
1
x
x
W x F x dx
10. Um reservatório possui a forma de um
cone circular reto invertido de raio 4 m e altura 10 m..
Ele é preenchido com água até uma altura de 8 m.
Encontre o trabalho necessário para esvaziar o tanque,
bombeando a água a partir do topo do tanque. A
densidade da água vale 1000 kg/m3.
11. Quando um gás se expande em um
cilindro de raio r, a pressão exercida pelo gás varia
com o volume P = P(V). A força exercida pelo gás
sobre o pistão é dada por:
2F P A F P V r
Mostre que o trabalho realizado pelo gás ao se
expandir de um volume V1 a V2 é dado por:
2
1
V
V
W P V dV
12. O valor médio de uma função no intervalo
de x entre a e b é dado por:
1
b
a
f f x dxb a
Encontre o valor médio da função:
21f x x
no intervalo [-1,2].
13. Teorema do valor médio:
Se f(x) é contínua em [a,b] então existe um
valor c [a,b] tal que:
1
b
a
f f x dx f cb a
Ache o valor de c no problema anterior.
14. Área de uma superfície de revolução:
2
2 1
b
a
dyS y dx
dx
Encontre a área da superfície gerada pela
rotação da curva 24 1 1y x x em
torno do eixo x.
15. Um tanque tem a forma de um trapézio
dado:
Encontre a força devido à pressão hidrostática
se o nível de água estiver a 4 m do topo do
reservatório.
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
20
16. Teorema de Pappus: Seja uma região
formada no plano, ao lado de uma linha l; se é girada
sobre l, então o volume do sólido resultante é dado
pela área de multiplicada pela distância d dada pelo
centróide de . 2V x A
Um torus é formado pela rotação de um
círculo de raio r em torno de uma linha passando pelo
plano de um círculo de raio R.
Mostre que seu volume é 2 22V r R
17. O fluxo laminar de sangue de viscosidade
através de uma artéria de comprimento L e raio R é
dado por:
2 2
4
Pv r R r
L
Mostre que a força sobre as paredes da artéria
é dada pela Lei de Poiseuille:
4
0
28
RP R
F v r rdr FL
18. Usando o resultando para calcular o
comprimento de uma função l = f(x) para a x b:
2
1
b
a
dyl dx
dx
Calcule:
(a) 3
22
0 13
f x x x
(b) 4
3 0 23
f x x x
(c) ln 1f x x x e
(d) 1 3
4 4f x x x
R: (a) 22 2 1
3l
(b) 10
3l
(c) 2
2
1 21 1 2 ln
1 1l e
e
(d) 1 2 32 3 2 ln
4 1 2l
Solução
ln 1f x x x e
1dy
dx x
2
1
11
e
l dxx
2
2
1
1e
xl dx
x
22
2
1sec
xdx x tg dx d
x
2 22 2
2 2
1 secsec sec
tgd d
tg tg
2 32
2
1 secsec
tgd d
tg tg
2sec 1 secsec
tgd d tg d
tg tg
1
cos sec
cos
d tg dsen
cossec secd tg d
cossec ln csc cotd C ou
cossec ln csc cotd C
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
21
1
ln csc cot csc cotcsc cot
d d
d d
2 1ln csc cot csc cot csc
csc cot
d
d
csc cotln csc cot csc csc
csc cot
d
d
2
2
1ln csc cot sec
xdx
x
2
2
1 1cotg = cossec 1x tg
x x
2sec 1 x
2 22
2 2
1 1 1ln 1
x xdx x C
x x x
2 22
2
1 1 11 ln
x xdx x C
x x x
2 22
2
1 1 11 ln
x xdx x C
x x
22
2 2
11 ln
1 1
x xdx x C
x x
22
2 21 1
11 ln
1 1
x ee
x
x xl dx x
x x
22 2
2 2 21
1 11 ln 1 1 ln
1 1 1 1 1
ex e
l dx ex e
22
2 21
1 11 ln 2 ln
2 11 1
ex e
l dx ex e
22 2
2
1
11 ln ln 1 1 2 ln 2 1
ex
l dx e e ex
22
22
1
2 111 1 2 ln
1 1
ex
l dx ex e
Cônicas
1. Para cada cônica:
1.1 Determine os parâmetros;
1.2 Escreva a equação em coordenadas polares.
1.3 Construa o gráfico com o comando polarplot
no mathcad para coordenadas polares.
(a) Elipse: e = ½ e a = 3
(b) Hipérbole: e = 2 e a = 4
(c) Elipse: e = 8/10 e a = 8
(d) Hipérbole: e = 3/2 e a = 6
(e) Parábola: a = 3
(f) Parábola: a = 4
(g) Elipse: e = ½ e a = 6
(h) Hipérbole: e = 3 e a = 4
(i) Elipse: e = 7/10 e a = 12
(j) Hipérbole: e = 6/5 e a = 6
(k) Parábola: a = 0.5
(l) Parábola: a = 8
(m) Elipse: e = ½ e a = 12
(n) Hipérbole: e = 16 e a = 12
(o) Elipse: e = 11/17 e a = 2
(p) Hipérbole: e = 12/5 e a = 5
(q) Parábola: a = 0.7
(r) Parábola: a = 22
Exercícios de Revisão
1. Verifique, calculando as integrais por partes:
(a)
33 cos 2 2 2 3cos 2
13
xx e
e x dx sen x x C
(b)
43 1
ln ln4 4
xx xdx x C
(c) 3 2 235 25 6 cos5 25 2 5
125 125
xx sen x dx x x x sen x C
(d)
2
2 2 2
x arctgx xx arctgxdx arctgx C
2. Mostre, usando a decomposição apropriada
por frações parciais:
(a)
2
2
3 1 19 1ln 3 ln 1
2 3 4 4
x xdx x x x C
x x
(b)
3 2
2
1 25 14 ln 3 ln 1
4 3 4 2 2
x x xdx x x x C
x x
(c) 2
2 1 ln 1ln 2
2 2 2
xdx x C
x x x
(d)
2
2 2
3 3 5 23 11 5 11ln 2 ln 1 ln 1 ln 2
12 6 6 121 4
x xdx x x x x C
x x
(e) 2
2
4 1 11 32ln 6 12
6 12 3 3
x xdx arctg x x C
x x
(f) 3 2
2
3 2
4 6 1 1 1 12ln 1 ln 2 3
3 22 2
x x x xdx x arctg x x x C
x x x
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
22
Apêndice
Integrais indefinidas - Demonstrações
2
dx
ax bx c
1° Caso: < 0
2 2 2
22 4
dx dx
ax bx c b b ca x
a a a
22 2
2
1
2 4
dx dx
ax bx c a b b cx
a a a
Chamando:
2
bv x dv dx
a
2 22
2 2 2
4
4 4 4
c b ac bt
a a a a
2t
a
2 2 2
1dx dv
ax bx c a v t
222 2
2
1dx dv
tax bx c av t
t
22 2
1
1
dx dv
ax bx c at v
t
Chamando agora de:
v dv
u du dv tdut t
Substituindo, teremos:
2 2 2
1
1
dx tdu
ax bx c at u
2 2
1
1
dx du
ax bx c at u
2
1dxarctgu C
ax bx c at
2
1dx varctg C
ax bx c at t
2
1 2
2 2
bx
dx aarctg Cax bx c
aa a
2
2 2dx ax barctg C
ax bx c
2° Caso: = 0
22
2
dx dx
ax bx c ba x
a
2
2
1
2
dx bx dx
ax bx c a a
2 1
2
1 2
2 1
bx
dx aC
ax bx c a
2
1
2
dxC
bax bx ca x
a
3° Caso: > 0
2
1 2
dx dx
ax bx c a x x x x
2
1,2
4
2
b b acx
a
2
1 2
1 A B
ax bx c a x x a x x
2 1
2
1 2
1 A x x B x x
ax bx c a x x x x
2 1
2
1 2
0 1 A B x x A x Bx
ax bx c a x x x x
2 1
0
1
A B
x A x B
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
23
1 2
2 1
1 2
1
1 1
AA B x x
x B x BB
x x
2
1 2
dx A Bdx dx
ax bx c a x x a x x
2
1 2 1 1 2 2
1 1 1 1dxdx dx
ax bx c a x x x x a x x x x
1 22
1 2 1 2
1 1ln ln
dxx x x x C
ax bx c a x x a x x
1
2
1 2 2
1ln
x xdxC
ax bx c a x x x x
1
2
2 2
2
2
bx
ax x ax b
x x ax bbx
a
1 22 2
b bx x
a a a
2
1 2ln
2
2
dx ax bC
ax bx c ax ba
a
2
1 2ln
2
dx ax bC
ax bx c ax b
Como:
1 1
arg tanh ln2 1
uu
u
Chamando de 2ax b
u
21
2 1arg tanh ln
221
ax b
ax b
ax b
2 1 2arg tanh ln
2 2
ax b ax b
ax b
2 1 2arg tanh ln
2 2
ax b ax b
ax b
2 1 2arg tanh ln
2 1 2
ax b ax b
ax b
2 1 2arg tanh ln
2 2
ax b ax b
ax b
2 22arg tanh ln
2
ax b ax b
ax b
1
2 22arg tanh ln
2
ax b ax b
ax b
2 22arg tanh ln
2
ax b ax b
ax b
2 22arg tanh ln
2
ax b ax b
ax b
Substituindo, teremos:
2
2 2arg tanh
dx ax bC
ax bx c
Assim, teremos:
2
2 2 se 0
1 se 0
2
2 2arg tanh se 0
ax barctg C
dxC
bax bx ca x
a
ax bC
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
24
Fórmulas de Integração
1) vduuvdvu
2) 1,1
1 1
nCun
duu nn
3) Cuu
du ln
4) Cedue uu
5) Caa
dua uu ln
1
6) Cudusenu cos.
7) Csenuduu .cos
8) Ctguduu .sec2
9) Cuduu cot.csc2
10) Cuduutgu sec.sec
11) Cuduuu csc.cotcsc
12) Cudutgu cosln.
13) Csenuduu ln.cot
14) Ctguuduu secln.sec
15) Cuuduu cotcscln.csc
16) Ca
uarcsen
ua
du
22
17) Ca
uarctg
aua
du
1
22
18) Ca
uarc
aauu
du
sec
1
22
19) Cau
au
aua
du
ln2
122
20) 2 2
2 2ln
duu u a C
u a
21) 2 2
2 2ln
du uu u a C arcsenh C
au a
22) Cuaua
uauau
duuau 22
42222222 ln
8)2(
8
23) Cuaua
uau
duua 22
22222 ln
22
24) Cuauu
uadu
u
ua
2222
2
22
ln
25) Cuauua
du
22
22ln
26) Cuaua
uau
ua
duu
222
22
22
2
ln22
27)
2 2
2 2
1ln
du a a uC
a uu a u
28)
2 2
22 2 2
du a uC
a uu a u
29) 3
22 2 2 2 2( )
du uC
a u a a u
30) Ca
uarcsen
aua
uduua 22
22222
31) Ca
uarcsen
auaau
uduuau 8
)2(8
42222222
32) Cu
uaaauadu
u
ua
2222
22
ln
33) Ca
uarcsenua
udu
u
ua
22
2
22 1
34) Ca
uarcsen
aua
u
ua
duu
22
222
22
2
35) Cu
uaa
auau
du
22
22ln
1
36) Cuaua
uau
ua
duu
222
22
22
2
ln22
37) Ca
uarcsen
auaau
uduua 8
3)52(
8)(
4222222 2
3
38) Cuaa
u
ua
du
22222 2
3
)(
39) Cauua
auu
duau 22
22222 ln
22
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
25
40) Cauu
aauau
uduauu
224
2222222 ln8
)2(8
41) Cu
aaaudu
u
au
arccos.22
22
42) Cauuu
audu
u
au
2222
2
22
ln
43) Cauua
auu
au
duu
222
22
22
2
ln22
44) Cua
au
auu
du
2
22
222
45) Caua
u
au
du
22222 2
3
)(
46) Cauuau
u
au
duu
22
2222
2
ln)( 2
3
47) Cbuabuabbua
udu
)ln(1
2
48) Cbuaabuaabuabbua
duu
]ln2)(4)[(2
1 22
3
2
49) Cbua
u
abuau
du
ln1
)(
50) Cu
bua
baubuau
du
ln11
)( 22
51) Cbuabbuab
a
bua
udu
ln1
)()( 222
52) Cu
bua
abuaabuau
du
ln1
)(
1
)( 22
53) Cbuaabua
abua
bbua
duu
ln21
)(
2
32
2
54) Cbuaabub
dubuau 23
))(23(15
2.
2
55) Cbuaabubbua
udu
)2(
3
22
56) Cbuaabuubabbua
duu
)438(
15
2 222
3
2
57)
1ln ,
0
2 1,
0
sea bu aC
aa a bu adu
u a bu seaarctg C
aaa
58)
buau
duabuadu
u
uba2.
59)
buau
dub
u
buadu
u
bua
2.
2
60) dubuaunabuaunb
dubuau nnn
12
3
)()32(
2.
61)
bua
duu
nb
buau
bua
duu nn 1
)12(
2
62)
buau
du
na
nb
una
bua
buau
dunnn 11 )1(2
32(
)1(
63) Cusenuduusen 214
1
2
12
64) Cusenuduu 2.csc4
1
2
12
65) Cutguduutg .2
66) Cuuduu cot.cot2
67) Cusenduusen u )2(. 2
3
cos3
68) Csenuuduu )cos2(.cos 2
3
13
69) Cuutgduutg cosln. 2
2
13
70) Csenuuduu lncot.cot 2
2
13
71) Ctguutguuduu secln.sec.sec2
1
2
13
72) Cuuuuduu cotcsclncot.csc.csc2
1
2
13
73) duusenn
nuusen
nduusen nnn .
1cos.
1. 21
74) duun
nsenuu
nduu nnn .cos
1.cos
1.cos 21
75) duutgutgn
duutg nnn .1
1. 21
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
26
76) duuun
duu nnn .cotcot1
1.cot 21
77) duun
nuutg
nduu nnnn .sec
1
2sec.
1
1.sec 221
78) duun
nuu
nduu nnn .csc
1
2csc.cot
1
1.csc 22
79) C
ba
ubasen
ba
ubasendusenbusenau
)(2
)(
)(2
)(..
80) Cba
ubasen
ba
ubasendubuau
)(2
)(
)(2
)(.cos.cos
81) Cba
uba
ba
ubadubusenau
)(2
)cos(
)(2
)cos(.cos.
82) Cuusenudusenuu cos...
83) Csenuuuduuu .cos.cos.
84) duuunuudusenuu nnn .coscos.. 1
85) dusenuunsenuuduuu nnn ..cos. 1
86)
duusenmn
m
mn
uusen
duuusenmn
n
mn
uusenduuusen
mnumn
mnmn
mn
.cos1cos.
.cos.1cos.
..cos
211
211
87) Cuarcsenuuduarcsenu 21..
88) Cuuuduu 21arccos..arccos
89) Cuarctguuduarctgu )1(ln.. 2
2
1
90) Cuu
arcsenuuu
duarcsenu
4
1.
4
12.
22
91) Cuu
uu
duuu
4
1arccos
4
12.arccos.
22
92) Cu
arctguu
duarctguu
22
1..
2
93) 1
1
2
1. ,{ 1}
1 1
nn n u du
u arcsenu du u arcsenu C nn u
94) 1
1
2
1arccos . arccos ,{ 1}
1 1
nn n u du
u u du u u C nn u
95) 1
1
2
1. . ,{ 1}
1 1
nn n u du
u arctgu du u arctgu C nn u
96) Ceaua
duue auau )1(1
.2
97) dueua
neu
adueu aunaunaun
11
.
98) Cbubsenbuaba
edusenbue
auau
)cos..(.
22
99) Csenbubbuaba
edubue
auau
).cos.(.cos
22
100) Cuuuduu .ln.ln
101) Cunn
uduuu
nn
]1ln)1[()1(
.ln2
1
102) Cuduuu
lnln.ln
1
103) Cudusenhu cosh.
104) Csenhuduu .cosh
105) Cudutghu cosh.ln.
106) Csenhuduu ln.coth
107) Csenhuarctghduhu ..sec
108) Cutghduhu 2
1ln.csc
109) Ctghuduuh .sec 2
110) Cuduuh coth.csc 2
111) Chudutghuhu sec..sec
112) Chuduuhu csc.coth.csc
113) Ca
uaauau
auduuau
arccos
22
2.2
222
114) Ca
uaauau
aauuduuauu
arccos
22
6
32.2
32
222
115) Ca
uaauaudu
u
uau
arccos.2.
2 22
116) Ca
ua
u
uaudu
u
uau
arccos
22.
2 2
2
2
117) Ca
ua
uau
du
arccos
2 2
118) Ca
uaauau
uau
udu
arccos.2
2
2
2
1ªLista de Cálculo Diferencial e Integral II –Funções de várias variáveis – Prof. Dr. Cláudio S. Sartori
27
119) Ca
uaauau
au
uau
duu
arccos
2
32
2
)3(
2
22
2
2
120)
Cau
uau
uauu
du
2
2
2
2