novas listas de exercícios de cálculo i

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1 INTRODUÇÃO E A PRIMEIRA LISTA DE EXERCÍCIOS INTRODUÇÃO Os livros de cálculo costumam conter um capítulo ou um apêndice dedicado a explicações de fatos básicos da matemática e que, em geral, são abordados no Ensino Médio das escolas brasileiras. O entendimento desses conceitos, e o uso correto deles em diversas situações, são condições necessárias para que o aluno da disciplina Cálculo Diferencial e Integral I possa compreender conceitos específicos da disciplina, como o de derivada e integral, e possa aplicar esses conceitos na resolução de situações- problema relevantes. Por outro lado, percebe-se que, na maioria das vezes que o estudante apresenta dificuldades em resolver um problema de aplicação de limite, derivada ou integral, essa dificuldade não reside no entendimento dos conceitos específicos do cálculo diferencial e integral, mas sim na modelagem do problema, no seu equacionamento, na manipulação de expressões algébricas, ou na utilização de fatos elementares de trigonometria ou de geometria plana. Por essas razões, é extremamente importante que todos os estudantes da disciplina identifiquem suas próprias dificuldades com esses fatos elementares da matemática e se esforcem para superá-las ao longo do curso. Para auxiliar os estudantes nesse ponto, listamos uma relação de conceitos matemáticos que serão utilizados com muita freqüência durante o curso e cujo entendimento deve ser priorizado pelos estudantes. 1. Números Operações com frações e números reais. Potenciação e radiciação. Raiz quadrada. Intervalos. Desigualdades. Valor absoluto. Reta numérica. Equações polinomiais. 2. Álgebra Elementar. Produtos notáveis e fatoração. Operações com polinômios: soma, subtração, divisão. Raízes e igualdade de polinômios. Cálculo da decomposição de uma fração em soma de frações parciais. 3. Geometria Analítica. Coordenadas de pontos no plano cartesiano. Distância entre pontos. Simetrias. Retas: equações, paralelismo e perpendicularidade. Equações da circunferência. Equação e gráfico de parábolas. Elipse dada pela sua equação reduzida. Hipérbole de equação x y 1 = . Translação de gráficos. 4. Funções e gráficos. Definição de função, domínio e imagem. Determinação de domínio e imagem de funções reais. Funções pares e ímpares. Funções crescentes e decrescentes. Operações e composições de funções. Função exponencial. Função logarítmica. A exponencial e o logaritmo natural. Aplicações de exponencial e logaritmo. Funções trigonométricas: seno, cosseno, tangente. As funções que definem a parte superior, inferior e lateral de uma circunferência. 5. Trigonometria Trigonometria nos triângulos. Lei dos senos e dos cossenos. O círculo trigonométrico. Graus versus radianos. Identidades trigonométricas. Aplicações de trigonometria.

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Page 1: Novas listas de exercícios de Cálculo I

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INTRODUÇÃO E A PRIMEIRA LISTA DE EXERCÍCIOS INTRODUÇÃO Os livros de cálculo costumam conter um capítulo ou um apêndice dedicado a explicações de fatos básicos da matemática e que, em geral, são abordados no Ensino Médio das escolas brasileiras. O entendimento desses conceitos, e o uso correto deles em diversas situações, são condições necessárias para que o aluno da disciplina Cálculo Diferencial e Integral I possa compreender conceitos específicos da disciplina, como o de derivada e integral, e possa aplicar esses conceitos na resolução de situações- problema relevantes. Por outro lado, percebe-se que, na maioria das vezes que o estudante apresenta dificuldades em resolver um problema de aplicação de limite, derivada ou integral, essa dificuldade não reside no entendimento dos conceitos específicos do cálculo diferencial e integral, mas sim na modelagem do problema, no seu equacionamento, na manipulação de expressões algébricas, ou na utilização de fatos elementares de trigonometria ou de geometria plana. Por essas razões, é extremamente importante que todos os estudantes da disciplina identifiquem suas próprias dificuldades com esses fatos elementares da matemática e se esforcem para superá-las ao longo do curso. Para auxiliar os estudantes nesse ponto, listamos uma relação de conceitos matemáticos que serão utilizados com muita freqüência durante o curso e cujo entendimento deve ser priorizado pelos estudantes. 1. Números

Operações com frações e números reais. Potenciação e radiciação. Raiz quadrada. Intervalos. Desigualdades. Valor absoluto. Reta numérica. Equações polinomiais.

2. Álgebra Elementar. Produtos notáveis e fatoração. Operações com polinômios: soma, subtração, divisão. Raízes e igualdade de polinômios. Cálculo da decomposição de uma fração em soma de frações parciais.

3. Geometria Analítica. Coordenadas de pontos no plano cartesiano. Distância entre pontos. Simetrias. Retas: equações, paralelismo e perpendicularidade. Equações da circunferência. Equação e gráfico

de parábolas. Elipse dada pela sua equação reduzida. Hipérbole de equação x

y 1= .

Translação de gráficos.

4. Funções e gráficos. Definição de função, domínio e imagem. Determinação de domínio e imagem de funções reais. Funções pares e ímpares. Funções crescentes e decrescentes. Operações e composições de funções. Função exponencial. Função logarítmica. A exponencial e o logaritmo natural. Aplicações de exponencial e logaritmo. Funções trigonométricas: seno, cosseno, tangente. As funções que definem a parte superior, inferior e lateral de uma circunferência.

5. Trigonometria Trigonometria nos triângulos. Lei dos senos e dos cossenos. O círculo trigonométrico. Graus versus radianos. Identidades trigonométricas. Aplicações de trigonometria.

Page 2: Novas listas de exercícios de Cálculo I

2

ESTRATÉGIAS DE ESTUDO Apresentamos também as seguintes estratégias de estudo para essa parte inicial da disciplina Cálculo Diferencial e Integral I. (a) É extremamente importante que você possua algum livro de cálculo durante todo o semestre

letivo. Então providencie um livro, fazendo um empréstimo na biblioteca ou com algum amigo, comprando o livro ou de outra forma qualquer.

(b) Identifique as seções do seu livro que tratam dos conteúdos listados acima e LEIA essas

seções, dando especial atenção para as definições, para as propriedades e para os exemplos resolvidos no livro.

(c) Não acumule dúvidas. Assim que possível, durante o seu estudo, procure o seu professor ou

os monitores para esclarecimentos de todas as suas dúvidas. (d) Resolva os exercícios do livro e compare suas soluções com as de outros alunos do curso.

Caso você tenha dúvidas sobre algum exercício, procure o seu professor. (e) Resolva todos os exercícios listados a seguir. A lista de exercício a seguir aborda praticamente todos os conteúdos listados anteriormente. Esses exercícios devem ser obrigatoriamente resolvidos por todos os alunos das Turmas Especiais de Cálculo Diferencial e Integral I.

Page 3: Novas listas de exercícios de Cálculo I

3

LISTA 1

1. Calcule a área do retângulo de dimensões 703 e

487 .

2. Considere o pentágono ABCDE de lados 2021;12;

67

=== CDBCAB ;

527 == EAeDE . a) Calcule o perímetro desse pentágono. b) Qual é o menor lado?

3. Dê contra-exemplos para mostrar que as afirmações a seguir são falsas.

a) bd

cd

bcd

+=+

, para quaisquer números reais a, b, c, com 0,0 ≠≠ bc e .

b)

0≠+ bc

baba +=+ , para quaisquer números reais não-negativos a, b.

c) aa =2 , para qualquer número real a.

d) ayxx

yax+=

+2

, para qualquer 0≠x .

4. Se | a | = 2, quais são os possíveis valores para a? Represente na reta numérica o conjunto de todos os valores de a que satisfazem à igualdade dada.

5. Em cada caso a seguir, determine todos os valores de x que satisfazem a relação dada e, também, represente na reta numérica todos esses valores de x: a) | x − 3 | = 2 b) | x − 3 | < 2 c) | x − 3 | > 2

6. Determine todas as raízes reais de cada equação a seguir: a) (2x − 3)(4x2 − 9)(x2 + 9) = 0; b) x3 − 5x2 +6x = 0; c) (x2 − 4x + 3)2 = 1. d) x(x − 7)2 = 50x.

7. Determine, se possível, os valores de A, B e C para que 1

1223 ++

+=++

xCBx

xA

xxx , para todo x

real.

8. Determine, se possível, os valores de A, B e C para que 1)1(

12222

2

++

+=+−−

xCBx

xA

xxxx , para

todo x real. 9. Determine a para que a distância entre os pontos P = (a, 3) e Q = (5, 6) seja igual a 4. 10. Para dar uma interpretação para o exercício 9, responda às seguintes perguntas:

a) Que figura fica caracterizada pelos pontos da forma P = (a, 3)? b) Que figura fica caracterizada pelos pontos cuja distância a Q = (5, 6) é igual a 4? c) Utilizando os itens (a) e (b), dê uma interpretação para o exercício 9.

Respostas: 2) b) CD 6) a) 23

± b) 0, 2, 3 c) 2, 22± d) 0, 257 ±

7) A =1, B = -1, C = 2 8) Não tem solução.

Page 4: Novas listas de exercícios de Cálculo I

4

11. Determine os pontos sobre a reta de equação y = 2x − 3 cujas distâncias ao ponto

Q = (4, 5) sejam iguais a 2

57 .

12. Determine o centro e o raio da circunferência de equação . Explicite y em função de x e identifique a figura que cada uma dessas funções representa?

036422 =−+−+ yxyx

13. Determine a equação da reta tangente à circunferência de equação no ponto Q

de abscissa 3 sobre essa circunferência e que está no quarto quadrante. 2522 =+ yx

14. Analise a resolução da equação e diga o que está errado.

Sol. . Cancelando o x obtemos . Daí , o que

nos fornece as raízes

xxxx 2)3( 2 −=−

xxxx 2)3( 2 −=− 2)3( 2 −=− xx 0232 =+− xx

213±

=x , isto é, 1 e 2.

15. Simplifique:

a) 22

22

−−

xx

xx b) h

h 25)5( 2 −+ c) 168

4

3

−−

xx

16. Resolva as desigualdades:

a) b) −4x + 7 > 0 c) 012102 2 <−+− xx 032

22 ≤

−−−xx

x

d) 0)1(

2.2)1(222

2

≥−−−

xxxxx e) 2x x> + f)

234

12

++

≥+

−xx

xx

g) 21sen ≥x , no intervalo [0, π2 ] h)

22sen

21

≤≤ x , no intervalo [0, π2 ]

17. Determine o valor de x no triângulo abaixo.

18. Seja , calcule f(0), f(1) e f(2). ⎩⎨⎧

>

≤−=

1,

1,1)( 2 xsex

xsexxf

19. Esboce o gráfico de y = |x − 2| + |x + 6|.

Respostas: 11) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ 12,

215 e ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ − 2,

21 12) centro ( )3,2 − e raio 4.

13) .643

+= xy 16) c ) 21 ≤<− x e ) x > 2 g ) 6

76

π≤≤

π x

h) 46π

≤≤π x ou .

67

43 π

≤≤π x 17) .14=x 18) ( ) ;10 =f ( ) ;01 =f ( ) .42 =f

Page 5: Novas listas de exercícios de Cálculo I

5

20. Encontre o domínio de cada função a seguir:

a) 26

)3(ln)(xx

xxf−

−= b) ttth −+= 4)( .

21. Expresse a área de um retângulo em função de um de seus lados sabendo que ele tem

perímetro igual a 20 cm. 22. Expresse o perímetro de um retângulo em função de um de seus lados sabendo que ele tem

área igual a 16 cm2. 23. Uma caixa sem tampa deve ser construída de um pedaço retangular de papelão que tem

dimensões 12 cm por 20 cm. Devem-se cortar quadrados de lados x em cada canto do papelão e depois dobrá-los. Expresse o volume da caixa em função de x.

24. Um quadrado está inscrito em um círculo de raio r. Expresse o lado do quadrado em função

de r. 25. Determine as coordenadas do ponto da circunferência 2 2 1x y+ = que está mais próximo

do ponto . (4 , 3)P = 26. Ache o ponto do eixo que é eqüidistante de y (5 , 5)− e . (1 ,1) 27. Determine todas as retas que passam pelo ponto (2,3)P = e que são tangentes a

circunferência de equação . 2 2 4x y+ =

28. Os pontos , e (2 , 2)A = (6 ,14)B = (10 , 6)C = são vértices de um triângulo retângulo? Se sim, qual desses pontos é o vértice de ângulo reto?

29. Usando a expressão: área = metade da base vezes a altura, determine a área do triângulo

retângulo de vértices , (6 , 7)A = − (11 , 3)B = − e (2 , 2)C = − . 30. Determine a equação da reta em cada situação a seguir.

a) A reta passa pelos pontos A = (1, 3) e B = (−2, 7); b) A reta passa pelo ponto C = (−4, 1) e é paralela à reta de equação 3x − 4y = 1; c) A reta passa pelo ponto C = (3, 1) e é perpendicular à reta de equação 2x + 6y = 1.

Respostas: 20) a) b) .63 << x .40 << t 21) ( )llA −= 10 para 0 < l< 10.

22) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=

llP 162 para . 23) ∞<< l0 ( )( )xxxV −−= 6104 para 0 < x < 6.

24) 2rl = . 25) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

53,

54 26) ( )4,0 − 27)

613

125

+= xy e . 2=x

28) Sim; C. 29)241 . 30) a)

313

34

+−= xy b) 443

+= xy c) 83 −= xy

Page 6: Novas listas de exercícios de Cálculo I

6

D C

A B 31. Na figura ao lado, é um paralelogramo, as coordenadas

do ponto C são ( e os lados e estão contidos,

respectivamente, nas retas de equações

ABCD6 ,10) AB AD

142xy = + e

. Determine as coordenadas dos pontos , 4 2−y x= A B e . D 32. O triângulo isósceles ABC tem como vértices da base os pontos (4 , 0)A = e .

Determine as coordenadas do vértice sabendo que ele está sobre a reta de equação .

(0 , 6)B =C

4y x= −33. O número R de respirações por minuto que uma pessoa executa é uma função do primeiro

grau da pressão P do dióxido de carbono ( CO 2 ) contido nos pulmões. Quando a pressão

do CO 2 é de 41 unidades, o número de respirações por minuto é de 13,8; quando a pressão

aumenta para 50 unidades o número de respirações passa para 19,2 por minuto.

a ) Escreva R como função de P.

b ) Ache o número de respirações por minuto quando a pressão do CO 2 for de 45

unidades.

34. Simplifique a expressão até encontrar um número inteiro: . 2log 7 724 log (8+ )

2

2ax bx c x x x+ + + − += ⋅35. Suponha que a equação 8 4 seja válida para todo número real 2 3 5 5 8 x , em

que , b e são números reais. Determine o valor dessas constantes , b e . a c a c

36. Sabendo que xx 2sen1calcule,2

−π<<π .

37. Resolva as equações: (a) 3x + 3− x = 1 (b) 5x – 5− x = 3 .

38. Sem utilizar calculadora, calcule a área do triângulo ABC , sabendo que , 10AB cm=3BC c= m e . o75ˆ =CBA

Respostas: 31) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

7114,

732A , ( )16,8=B , ( )10,6=C , ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

722,

718D 32) ( 13,17 )

33) a) R = 0,6 P - 10,8 b) 16,2. 34) 70. 35) 35

=a , 35

=b e 6=c .

36) .cos x− 37) a ) não tem solução real. b ) .5ln2

133ln ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +

=x

38) ( ) 2cm134

215 . +

Page 7: Novas listas de exercícios de Cálculo I

7

39. Desintegração radioativa: os átomos de uma substância radioativa possuem a tendência natural a se desintegrarem, emitindo partículas e transformando-se em outra substância não radioativa. Assim sendo, com o passar do tempo, a quantidade de substância original diminui aumentando, conseqüentemente, a massa da nova substância transformada. Além disso, pode-se demonstrar que se no instante de tempo 0t = a quantidade de matéria radioativa é igual a 0M , então no instante de tempo a quantidade dessa matéria será

igual a

0t ≥

0( ) ktM t M e−= , sendo uma constante positiva que depende da matéria radioativa considerada. Em geral, para o cálculo dessa constante k , é informado o tempo de meia vida da substância radioativa: esse é o tempo para que metade da substância radioativa se desintegre.

k

a). Mostre que as constantes e , de uma mesma substância radioativa, estão

relacionados pela expressão:

k mtln 2

m

kt

= .

b) A meia-vida de uma substância radioativa é um ano. Quanto tempo levará para que num corpo puro de 10 gramas desse material reste apenas um grama?

c) Uma amostra de tório reduz-se a 43

de sua quantidade inicial depois de 33.600 anos.

Qual é a meia-vida do tório?

40. Lei de resfriamento de Newton: essa lei afirma que em um ambiente com temperatura constante, a temperatura de um objeto no instante t varia de acordo com a expressão:

, sendo

( )T t( ) ktT t A Ce−− = A a temperatura do meio, C a diferença de temperatura entre o

objeto e o meio no instante e uma constante positiva. 0=t k

a) Num certo dia, a temperatura ambiente é de 30 graus. A água que fervia numa panela, 5 minutos depois de apagado o fogo tem a temperatura de 65 graus. Quanto tempo depois de apagado o fogo a água atingirá a temperatura de 38 graus?

b) O corpo de uma vítima de assassinato foi descoberto às 23 horas. O médico da polícia chegou às 23:30 h e imediatamente tomou a temperatura do cadáver que era de 34,8 graus. Uma hora mais tarde ele tomou a temperatura outra vez e encontrou 34,1 graus. A temperatura do quarto era mantida constante a 20 graus. Use a lei do resfriamento de Newton para estimar a hora em se deu a morte. Admita que a temperatura normal de uma pessoa viva é de 36,5 graus.

Respostas:

39) b) 3,310log2ln

10ln2 ≈= anos. c ) 5,956.80

34ln

2ln600.33 ≈⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

× anos.

40) a) .min6,152ln4

35ln5≈

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

b) 24,2

1,148,14ln

8,145,16ln

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

horas antes das 23:30 h, ou seja,

aproximadamente às 21:15 h.

Page 8: Novas listas de exercícios de Cálculo I

8

41. Utilizando um teodolito e uma trena um topógrafo fez as

medidas de ângulos e distâncias indicadas na figura ao lado. Calcule a altura da torre indicada nessa figura.

42. Para saber o comprimento de uma ponte que será construída

sobre um rio, um engenheiro instalou o teodolito no ponto B a uma distância de 30 metros do ponto A, situado na margem do rio. Depois, mediu os ângulos e , conforme a figura. Com base nas medidas feitas pelo engenheiro, determine o comprimento AC da ponte.

o105CAB = o30ABC =

Respostas: 41) ( ) ( )( ) ( ) m7,957,12,87

23tg35tg35tg23tg

oo

oo

≈+×−

.

42) .m215

Page 9: Novas listas de exercícios de Cálculo I

- Calculo 1: Lista de exercıcios extra 1 -

1. Resolver as inequacoes:

(a) x(x− 1) > 0 {x ∈ R/x < 0 ou x > 1};(b) (x− 1)(x + 2) < 0 {x ∈ R/− 2 < x < 1};(c) x2 − 2 ≥ x {x ∈ R/x ≤ −1 ou x ≥ 2};(d) x2(x− 1) ≥ 0 {x ∈ R/x = 0 ou x ≥ 1};(e) x2 + 2x + 4 > 0 R;

(f) x4 < x2 {x ∈ R/− 1 < x < 1 e x 6= 0};(g) x3 + 1 < x2 + x {x ∈ R/x < −1}.

2. Determine os valores de x para os quais cada uma das expressoes seguintes sao numerosreais:

(a)√

4− x2 {x ∈ R/− 2 ≤ x ≤ 2};(b)

√x2 − 9 {x ∈ R/x ≤ −3 ou x ≥ 3};

(c) 1√4−3x

{x ∈ R/x < 4/3};(d) 1√

x2−x−12{x ∈ R/x < −3 ou x > 4}.

3. Determine os valores de x para os quais cada uma das expressoes seguintes e positiva:

(a) xx2+4

R∗+;

(b) xx2−4

{x ∈ R/− 2 < x < 0 ou x > 2};(c) x+1

x−3{x ∈ R/x < −1 ou x > 3};

(d) x2−1x2−3x

{x ∈ R/x < −1 ou 0 < x < 1 ou x > 3}.4. Determine os valores de x que satisfazem:

(a) |x| = 5 x = ±5;

(b) |x + 4| = 3 x = −1 ou x = −7;

(c) |x− 2| = 4 x = −2 ou x = 6;

(d) |x + 1| = |x− 2| x = 1/2;

(e) |x + 1| = |2x− 2| x = 3 ou x = 1/3;

(f) |x− 3| ≤ 5 {x ∈ R/− 2 ≤ x ≤ 8}.(g) |x + 4| ≥ 1 {x ∈ R/x > −3 ou x < −5}.

1

Page 10: Novas listas de exercícios de Cálculo I

5. Usando valor absoluto, escreva expressoes para os seguintes conjuntos:

(a) o conjunto dos pontos cuja distancia a 1 e menor do que ou igual a 4 |x− 1| ≤ 4;

(b) o conjunto dos pontos cuja distancia a -5 e menor do que 2 |x + 5| < 2;

(c) o conjunto dos pontos cuja distancia a 6 e maior do que 3 |x− 6| > 3.

6. Mostre que os dois conjuntos abaixo sao iguais e os escreva na forma de intervalos:

A = {x : x < 4} e B = {x : |x− 2| < |x− 6|}.

B = {x : x2 − 4x + 4 < x2 − 12x + 36} = {x : 8x < 32} = {x : x < 4} = A

A = B = (−∞, 4)

7. Encontre o domınio das seguintes funcoes:

(a) 1x2+4

R;

(b)√

(x− 1)(x + 2) {x ∈ R/x ≤ −2 ou x ≥ 1};(c)

√3− 2x− x2 {x ∈ R/− 3 ≤ x ≤ 1};

(d)√

3x−4x+2

{x ∈ R/x < −2 ou x ≥ 4/3}.

8. Se f(x) = 4x− 3, mostre que f(2x) = 2f(x) + 3.

9. Quais os domınios de f(x) = 1x−8

e g(x) = x3? Determine o domınio de h(x) = f(g(x)).D(f) = R− {8}, D(g) = R e D(h) = R− {2}

10. Se f(x) = 1− x, mostre que f(f(x)) = x.

11. Se f(x) = ax+bx−a

, mostre que f(f(x)) = x.

12. Se f(x) = ax, mostre que f(x) + f(1 − x) = f(1). Verifique tambem que f(x1 + x2) =f(x1) + f(x2), para todos x1, x2 ∈ R.

13. Caracterize as seguintes funcoes como sobrejetora, injetora, bijetora, ou nenhuma delas:

(a) f : R→ R, f(x) = 3x + 5 bijetora;

(b) g : R→ R, g(x) = x2 − 9 nenhuma delas;

(c) h : A → A, h(x) = x2 + 4, A = {x ∈ R/x ≥ 4} injetora;

(d) ϕ : {x ∈ R/x ≥ 0} → R, ϕ(x) = 53x2 injetora.

14. Determine se as seguintes funcoes sao pares, ımpares ou nenhuma delas:

(a) f(x) = 2x5 + 3x2 nenhuma delas;

(b) g(x) = 3− x2 + 2x4 par;

(c) h(x) = 1− x nenhuma delas;

(d) ϕ(x) = x + x3 ımpar.

2

Page 11: Novas listas de exercícios de Cálculo I

15. Suponha f(x) uma funcao ımpar e g(x) uma funcao par.

(a) Podemos falar algo sobre a paridade de Q(x) = f(x)g(x)

e P (x) = f(x)g(x)?

(b) Sabendo que sen(x) e funcao ımpar e cos(x) e par, o que podemos falar sobre tg(x)?

Resposta: Todas Impares.

16. Resolva as seguintes equacoes:

Respostas(a) 2x = 16 {4}(b) 4x =

(12

)x2−x {−1, 0}(c) (3x)x+3 = 9x+6 {3,−4}(d) 2.5x + 3.5x+1 = 17 {0}(e) 2.6x + 3.6x−1 − 4.6x−1 = 11 {1}(f) 9|x| − 4.3|x| + 3 = 0 {−1, 0, 1}

17. Resolva as inequacoes:

Respostas(a) 73x−2 < 49 S = {x ∈ R|x < 4

3}

(b) 8x3+ 2

3 ≤ 32x−2 S = {x ∈ R|x ≥ 3}(c)

(53

)x2+10 ≥ (53

)7xS = {x ∈ R|x ≤ 2 ou x ≥ 5}

(d)3√

2x+1 < 16 S = {x ∈ R|x < 11}

18. Dadas as funcoes f(x) =(

13

)x2+7e g(x) =

(13

)5x+1, determine x real de modo que se

tenha:

Respostas(a) f(x) = g(x) x = 2 ou x = 3(b) f(x) > g(x) 2 < x < 3

19. Resolva o seguinte sistema

{8x.4y = 1

4

4x.2−y = 2.

Resposta: x = 0, y = −1

20. Dado o sistema

{5x−y = 1

125

3x+y = 243., calcule o valor de (xy)3. Resposta: 64

21. Resolva a equacao ((1024x)x)x = 21,25 Resposta: {12}

22. Seja f(x) = 3x− 9x

4uma funcao de variavel real. Determine o conjunto que contem todos

os valores reais de x para os quais f(x) = f(x− 1). Resposta: S = {1}

23. Resolva o seguinte sistema

{2x + 3y = 112x − 3y = 5.

Resposta: x = 3, y = 1

24. Uma populacao de bacterias no instante t e dada pela funcao f(t) = C.4kt, em que t edado em minutos. Experimentalmente, verifica-se que e a populacao depois de 1 minutoera de 64 bacterias e depois de 3 minutos, de 256. Determine a populacao inicial (isto e,quando t = 0). Resposta: 32

3

Page 12: Novas listas de exercícios de Cálculo I

25. Utilize deslocamento para fazer um esboco do grafico das seguintes funcoes e determineo domınio das mesmas:a) f(x) = ex−2 + 1 b) f(x) = ln(x− 1) c) f(x) = ex+1 − 2 d) f(x) = ln(x+2)− 3e) f(x) = |lnx− 1| f) f(x) = |lnx| − 1 g) f(x) = |ln(x+2)− 3|

26. Determine o domınio das funcoesa) f(x) = log4

(x− 1

2

)b) y = log6−x(x

2 − 7x + 12) R: a) (12, +∞) b) (3, 4)

27. Resolva as seguintes inequacoes:a) log3

(x3− 1

2

) ≥ −2 b) log4(x + 3) + log4(x− 9) > 3 c) log5 x > log25(2x + 35)

R: a) [116, +∞) b) (13, +∞) c) (7, +∞)

28. Determine os valores (x, y) que sao solucoes do sistema

{3x+y = 81

log3 x + log3 y = 1.

R: (1, 3) ou (3, 1)

29. Determine o intervalo em que a funcao f(x) =

√log2

(log 1

2x)

esta definida. R: (0, 1/2)

30. Resolva log10 x + 2. logx 10 = 3 R: {10, 100}31. Sejam a e b numeros reais positivos, tais que 1

2log2 a− 2 log2 b = 2. Determine o valor da

razao√

ab2

R: 1

32. Determine o conjunto das solucoes da equacao log2(x2 − 1) = logx2−1 2

R: {x ∈ R/x = ±√3 ou x = ±3/2}33. E dada a funcao f definida por f(x) = log2 x− log4(x− 3)

(a) Determine os valores de x para os quais f(x) ≤ 2 R: ∅(b) Determine os valores de x para os quais f(x) > 2 R: (3, +∞)

34. Resolva a equacao log3 x = 1 + logx 9. R: {1/3, 9}35. Se log2(2−

√2) = a, qual sera o valor de log2(2 +

√2).

(DICA: analise o produto (2−√2)(2 +√

2)) R: 1− a

36. Resolva a equacao 10loga(x2−3x+2) = 6loga 10, em que a = 10. R: {−1, 4}37. Converta para radianos:

a) 900 b) 3000 c) 1350 d) 2400 e) 2600 R: a) π/2 b) 5π/3 c) 3π/4 d) 4π/3 e) 13π/9

38. Faca um esboco do grafico das seguintes funcoes:a) f(x) = sen(−x) b) f(x) = cos(−x) c) f(x) = cos(x + π) d) f(x) = tg(x− π

2)

39. Determine para quais valores reais de p existe x tal que:a) senx = 7p+3

5b) senx = p2−10p+12

12c) senx = 1

1−pd) senx = |p− 1| e) senx = 8−5p

p−3

R: a) [−8/7, 2/7] b) [0, 4] ∪ [6, 10] c) (−∞, 0] ∪ [2, +∞) d) [0, 2] e) [5/4, 11/6]

4

Page 13: Novas listas de exercícios de Cálculo I

40. Determinea) cos (π

2− x), sendo que senx = 2

3b) sen(π

2− x), sendo que cos x = 1

5

R: a) 2/3 b) 1/5

41. Determine o domınio de f(x) = tg(− x3). R: {x ∈ R/x 6= 3

2(2n + 1)π, n = 0, 1, 2, · · ·}

42. Na funcao f(x) = tg(mx), determine o valor de m tal que o perıodo da funcao seja π.R: m = 1

43. Determine o que se pede em cada caso:

(a) cotgx, sendo senx = −√

32

e cos = 12; R: −1/

√3

(b) tgx, sendo cotgx = 3; R: 1/3

(c) secx, sendo cosx = 23; R: 3/2

(d) cosx, sendo secx = −5; R: −1/5

(e) secx, sendo cosx = −√

53

; R: −3/√

5

(f) cosx, sendo secx =√

7; R: 1/√

7

(g) cossecx, sendo senx = −√

78

; R: −8/√

7

(h) senx, sendo cossecx = −10. R: −1/10

44. Determine o valor de m, e qual o quadrante do arco x, de modo que se tenha:a) senx = m+1

3e cos x = m

√5

3R: m = 1, I

b) cos x =√

7m2

e senx = −3m2

R: m = ±1/2, II ou IV

45. Verifique as seguintes identidades:

(a)secx + cotgx = (cscx)(cos x + tgx) (b)sec2x + csc2x = sec2x.csc2x

(c)sen2(x) = 1−cos(2x)2

(d) cos2(x) = 1+cos(2x)2

46. Determine o perıodo das seguintes funcoes e esboce seus graficos:a) f(x) = sen(7x) b) f(x) = cos(x

4) c) f(x) = tg(πx)

R: a) T = 2π/7 b) T = 8π c) T = 1

47. Verifique as seguintes igualdades:

(a)senx = sen(π − x) (b) cos x = − cos(π − x) (c)tgx = −tg(π − x)(d)cotgx = −cotg(π − x) (e)secx = −sec(π − x) (f)cossecx = cossec(π − x)

48. Verifique a paridade das seguintes funcoes:a) f(x) = xn em que n ∈ N b) f(x) = tgx c) secx

R: a) par, se n par e ımpar se n ımpar b) ımpar c) par

49. Mostre que tg(2a) = 2tga1−tg2a

, com a 6= π4

+ kπ.

50. Resolva a equacao sen2x− 7senx = −6. R: x = π2± 2nπ, n = 0, 1, 2, · · ·

5

Page 14: Novas listas de exercícios de Cálculo I

SEGUNDA LISTA DE EXERCÍCIOS

1. Em cada situação verifique se o limite existe. Caso exista calcule-o.

a) 2

2lim 2

2

2 −−−

→ xxxx

x b)

3|3|lim

3 −−

→ xx

x

c) d) ⎪⎩

⎪⎨

≥−

<≤−−<−

=−→

1)1(

1112

)(queem),(lim21

xsex

xsexxsex

xfxfx x

xx

24lim0

−+→

2. Calcule h

xfhxfh

)()(lim oo

0

−+

→ em cada caso a seguir:

a) f(x) = x3 b) f(x) = a x2 + bx + c c) f(x) = x

3. Calcule os limites indicados:

a) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

→ xx

x

1senlim0

b) )103cos1

1sen()1(lim 3

1+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

−−

→ xxx

x c)

xx

x

senlim∞→

d) 43

5942lim 3

23

−++−+−

−∞→ xxxxx

x e)

43594lim 3

24

−++−+

−∞→ xxxxx

x

f) 43

5942lim 4

23

−++−+−

→∞ xxxxx

x g)

57lim

5 −+→xx

h) )ln(lim0

xx

−−→

i) )ln(lim xx

−−∞→

j) 532

1lim1 −+

−→ x

xx

k) t

tt −

−→ 3

9lim9

l) 0

1limx

1xx→

+ − m) 6

3

9lim1x

x xx→∞

−+

n) 6

3

9lim1x

x xx→−∞

−+

o) 0

cos( )limx

xx+→

p) )cossen10(lim 21

0xxe x

x+

+→

4. Se existe o , então = f(5)? Comente sobre sua resposta. )(lim

5xf

x→)(lim

5xf

x→

5. Determine constantes a, b e L para que a função abaixo seja contínua em IR.

⎪⎪⎪

⎪⎪⎪

>+

=

<−

++

=

14

1

11

3

)(

2

xparaxb

xparaL

xparax

axx

xf .

Page 15: Novas listas de exercícios de Cálculo I

6. Mostre que a equação possui pelo menos duas raízes reais. 014 =−+ xx

7. Existe um número a tal que 2

22

3lim2x

x ax ax x→−

3+ + ++ −

exista? Caso afirmativo,

encontre e o valor do limite. a8. Encontre todos os valores de a para os quais a função y = f(x) a seguir é contínua

para todos os valores de x:

. ⎩⎨⎧

>

≤+=

axparaxaxparax

xf2

1)(

9. Determine os valores de e b tais que a 313

42lim 2

23

−=+−

+++∞→ xx

xxbxax

.

10. A figura abaixo mostra um ponto P sobre a parábola e o ponto Q dado pela interseção da mediatriz do segmento OP com o eixo y. À medida que P tende ao vértice da parábola, o que acontece com o ponto Q ? Ele tem uma posição limite? Se sim, encontre-a.

2xy =

Respostas: 1 ) a ) 2 . b ) não existe; mas os limites laterais são:1, quando e -1 +→ 3x

3

quando . c ) não existe; mas os limites laterais são:-1, quando e 3

quando . d )

−→ 3x +−→ 1x−−→ 1x

41 .

2 ) a ) . b ) . c ) 2o3x bxa +o2

o21x

.

3 ) a ) 0. b ) 0. c ) 0. d ) -2. e ) ∞− . f ) 0. g ) ∞ . h ) ∞− . i ) ∞ . j ) 25 . k ) 6.

l ) 21 . m ) 3. n ) -3. o ) . p ) 0. ∞

5 ) .2;6;4 −=−=−= Lba 7 ) ;15=a o limite é igual a -1.

8 ) .2

51±=a 9 ) .3;0 −== ba 10 ) .

21,0 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛→Q

Um breve resumo das aulas encontra-se em www.mat.ufmg.br/calculoI , no link Turmas Especiais de CálculoI, no Cronograma.

Page 16: Novas listas de exercícios de Cálculo I

- Calculo 1 - Limites -

1. Calcule, se existirem, os seguintes limites:

(a) limx→1

(x3 − 3); (h) limx→ 3

2

√8t3 − 27

4t2 − 9;

(b) limx→2

√x4 − 8; (i) lim

x→3

2x3 − 5x2 − 2x− 3

4x3 − 13x2 + 4x− 3;

(c) limx→2

√x3 + 2x+ 3

x2 + 5; (j) lim

y→−3

√y2 − 9

2y2 + 7y + 3;

(d) limx→−3

x2 − 9

x+ 3; (k) lim

h→5

h√5 + h−

√5;

(e) limx→ 1

3

3x2 − x

3x− 1; (l) lim

h→0

√3 + 3h−

√3

h;

(f) limx→3

x3 − 27

x− 3; (m) lim

x→2

x4 − 16

x− 2;

(g) limx→0

√x+ 3−

√3

x; (n) lim

x→1

x− 1

x2 − 1.

2. Faca o esboco do grafico de f(x) =

|x| se x < 46 se x = 4−4x+ 20 se x > 4

e observe no grafico o valor de limx→4

f(x). Ha alguma diferenca

entre limx→4

f(x) e f(4)?

3. Seja f a funcao definida por f(x) =

{2x− 1 se x = 21 se x = 2

(a) Encontre limx→2

f(x) e verifique que limx→2

f(x) = f(2).

(b) Faca um esboco do grafico de f .

4. Seja f a funcao definida por f(x) =

{x2 − 9 se x = −34 se x = −3

(a) Encontre limx→−3

f(x) e verifique que limx→−3

f(x) = f(3)

(b) Faca um esboco do grafico de f .

5. Determine o valor de limh→0

f(x+ h)− f(x)

hquando

a) f(x) = x b) f(x) = x2 c) f(x) = x3.

6. Nos ıtens a seguir, calcule os limites laterais pedidos e verifique se o limite (bilateral) existe. Caso exista de seu valor.

(a) f(x) = |x|x , lim

x→0+f(x), lim

x→0−f(x), lim

x→0f(x).

(b) f(x) =

2 se x < 1−1 se x = 1−3 se x > 1

; limx→1+

f(x), limx→1−

f(x), limx→1

f(x)

(c) f(r) =

2r + 3 se r < 12 se r = 17− 2r se r > 1

; limr→1+

f(r), limr→1−

f(r), limr→1

f(r)

(d) g(x) =

2 + x2 se x < −20 se x = −211− x2 se x > −2

; limx→−2+

f(x), limx→−2−

f(x), limx→−2

f(x)

7. Dada f(x) = |x|+xx . Existe lim

x→0f(x)?

8. Dada f(x) = |x2+x|x . Verifique se existem os limites abaixo e, caso existam, determine seus valores:

a) limx→−1

f(x) b) limx→0

f(x).

Page 17: Novas listas de exercícios de Cálculo I

- Gabarito -

1. Calcule, se existirem, os seguintes limites:

(a) limx→1

(x3 − 3) = −2; (h) limx→ 3

2

√8t3 − 27

4t2 − 9=

√9

2;

(b) limx→2

√x4 − 8 = 2

√2; (i) lim

x→3

2x3 − 5x2 − 2x− 3

4x3 − 13x2 + 4x− 3=

11

17;

(c) limx→2

√x3 + 2x+ 3

x2 + 5=

√5

3; (j) lim

y→−3

√y2 − 9

2y2 + 7y + 3=

√6

5;

(d) limx→−3

x2 − 9

x+ 3= −6; (k) lim

h→5

h√5 + h−

√5=

√10 +

√5;

(e) limx→ 1

3

3x2 − x

3x− 1=

1

3; (l) lim

h→0

√3 + 3h−

√3

h=

√3

2;

(f) limx→3

x3 − 27

x− 3= 27; (m) lim

x→2

x4 − 16

x− 2= 32;

(g) limx→0

√x+ 3−

√3

x=

√3

6; (n) lim

x→1

x− 1

x2 − 1=

1

2.

2. f(x) =

|x| se x < 46 se x = 4−4x+ 20 se x > 4

limx→4

f(x) = 4 = f(4) = 6

3. f(x) =

{2x− 1 se x = 21 se x = 2

limx→2

f(x) = 3 = f(2) = 1.

4. f(x) =

{x2 − 9 se x = −34 se x = −3

limx→−3

f(x) = 0 = f(−3) = 4.

(a) Figura ex.2 (b) Figura ex.3 (c) Figura ex.4

5. a) 1 b) 2x c) 3x2.

6. (a) limx→0+

f(x) = 1, limx→0−

f(x) = −1, @ limx→0

f(x).

(b) limx→1+

f(x) = −3, limx→1−

f(x) = 2, @ limx→1

f(x)

(c) limr→1+

f(r) = limr→1−

f(r) = 5, limr→1

f(r) = 5

(d) limx→−2+

f(x) = 5, limx→−2−

f(x) = 6, @ limx→−2

f(x)

7. @ limx→0

f(x), pois limx→0+

f(x) = 2 e limx→0−

f(x) = 0.

8. a) limx→−1

f(x) = 0 b) limx→0+

f(x) = 1, limx→0−

f(x) = −1, @ limx→0

f(x).

Page 18: Novas listas de exercícios de Cálculo I

- Calculo 1 - Limites - Lista 2

1. Determine, caso existam, os seguintes limites:

a) limx→0+

(3−√x) b) lim

x→2+

√x2 − 4 c) lim

x→−5

x− 5

|x− 5|d) lim

x→5

x− 5

|x− 5|

e) limx→2−

1√2− x

f) limx→−2

1√2− x

g) limx→−2

2− x√x− 2

h) limx→3

√x−

√3

x− 3

i) limx→9

√x− 3√x2 − 9x

j) limx→5

1y − 1

5

y − 5k) lim

x→0+

(1

x− 1

x2

)l) lim

x→+∞(x3 − x2 − x+ 1)

m) limx→−∞

(x3 − x2 − x+ 1) n) limx→−∞

(−2x6 − x3 − 12x2 + 1) o) limx→+∞

2x2 + x+ 1

x3 + 2x2 − 25p) lim

x→+∞

x7 + 2x+ 1

5x3 − 2x2 − 900

q) limx→+∞

1

1− xr) lim

x→+∞

2x2 + x− 21

x3 − 2x2 + 9s) lim

x→−∞

√x2 + 4

x+ 4t) lim

x→−∞(√x2 + 1− x)

u) limx→+∞

(√x2 + x− x) v) lim

x→+∞

x4 − 24

2− xw) lim

x→2+

(1

x− 2− 3

x2 − 4

)x) lim

x→0+

√3 + x2

x

y) limx→0

|x|x2

z) limx→+∞

√x2 + 4

x+ 4α) lim

x→−∞

√x2 + 9

x+ 6β) lim

x→−∞(√x2 + x− x4)

γ) limx→5

x+ 2

x− 4δ) lim

x→2

2x2 − 5x+ 2

5x2 − 7x− 6ϵ) lim

t→0

√a2 + bt− a

tε) lim

x→2

z − 4

z2 − 2z − 8

ζ) limx→0

2

|x|η) lim

x→−∞

√2x2 − 7

x+ 3θ) lim

x→5

1x − 1

5

x− 5ϑ) lim

x→−∞

5x2 + 8x− 3

7x3 − 4x− 17

2. Sejam f(x) =

{x2 + 3 se x ≤ 1x+ 1 se x > 1.

e g(x) =

{x2 se x ≤ 12 se x > 1.

(a) Existe limx→1

f(x)?

(b) Encontre uma expressao para f(x).g(x) e mostre que existe limx→1

(f(x).g(x)

)3. Considere a funcao definida por: f(x) =

2x+ 2 , x < 0x2 , 0 ≤ x < 21 , x ≥ 2

a) Faca o grafico da funcao f .

b) Determine: limx→0−

f(x) limx→0+

f(x) limx→0

f(x) limx→2−

f(x) limx→2−

f(x) limx→2

f(x)

4. Calcule limh→0

f(x+ h)− f(x)

h, quando: a) f(x) = senx b) f(x) = cosx c) f(x) = 1

x .

5. Sabendo-se que limx→0

senx

x= 1 e que cosx = 1− sen2(x2 ), calcule: a) lim

x→0

sen(2x)

5xb) lim

x→0

1− cosx

x.

6. Sabendo-se que as desigualdades 1 − x2

6<

xsen(x)

2− 2cos(x)< 1 valem para todos os valores de x proximos de zero, calcule

limx→0

xsen(x)

2− 2cos(x).

7. Mostre que se |f(x)| ≤M e limx→a

g(x) = 0 entao limx→a

(f(x).g(x)

)= 0

8. Use o item anterior para mostrar que limx→+∞

senx

x= 0.

9. Encontre as assıntotas verticais e/ou horizontais das seguintes funcoes:

(a) f(x) = xx2−9 ; (b) g(x) = 1

x−1 ; (c) h(x) = x+3x+2 ;

(d) ψ(x) = x4+1x2 ; (e) ϕ(x) = x2−x+1

x−1 ; (f) φ(x) = x3 + 3x .

10. Observando o grafico das funcoes exponenciais conclua que

limx→+∞

ax =

{+∞, se a > 10, se 0 < a < 1

e limx→−∞

ax =

{0, se a > 1

+∞, se 0 < a < 1

Page 19: Novas listas de exercícios de Cálculo I

11. Calcule os seguintes limites:

(a) limx→+∞

(3

2

)x

(b) limx→+∞

(1

2

)x

(c) limx→+∞

(2x − 2−x) (d) limx→−∞

(2x − 2−x) (e) limx→+∞

(2x − 3x).

12. Seja f(x) =

−x− 1 se x ≤ −1x2 − 1 se − 1 < x ≤ 1

2 se x > 1f e contınua em x = 1? Em x = −1? Em x = 2? Em x = −3?

13. Seja f(x) =

{2x+ 3 se x ≤ 47 + 16

x se x > 4f e contınua em x = 4?

14. Seja f(x) =

{3

x−1 se x = 1

3 se x = 1f e contınua em x = 1?

15. Encontre os pontos x, caso existam, nos quais f e descontınua e de as razoes para esta possıvel descontinuidade:

(a) f(x) = 3√x− 8;

(b) f(x) = x+2x2−4 ;

(c) f(x) = 1x + x−1

x2−1

(d) f(x) = x2+9|x|+3

16. Verifique se as funcoes a seguir sao contınuas nos pontos indicados. Caso nao sejam, determine as razoes da descontinuidade.

(a) f(x) = |x+ 1| − 3 em x = −1;

(b) f(x) = xx2−1 em x = −2 e em x = 1;

(c) f(x) =

{−x− 2 se x = 3−5 se x = 3

em x = 3.

17. Encontre um valor para a constante k, se possıvel, para que a funcao seja contınua para todo x ∈ R.

(a) f(x) =

{7x− 2 se x ≤ 1kx2 se x > 1

(b) f(x) =

{kx2 se x ≤ 2

2x+ k se x > 2

18. Encontre os valores das constantes k e m, se possıvel, que para que seja contınua para todo x ∈ R a funcao

f(x) =

x2 + 5, se x > 2,m(x+ 1) + k, se − 1 < x ≤ 2,2x3 + x+ 7, se x ≤ −1.

19. De exemplo de duas funcoes f e g descontınuas em um certo ponto x = c tal que f + g seja contınua neste ponto.

20. E verdade que uma funcao contınua que nunca e zero em um intervalo nunca muda de sinal nesse intervalo? Justifique suaresposta.

21. Utilize o Teorema do Valor Intermediario para mostrar que a equacao x3 + x2 − 2x+ 1 = 0 possui pelo menos uma solucaono intervalo [−1, 1].

22. Mostre que, se p(x) e um polinomio de grau ımpar, entao e equacao p(x) = 0 possui pelo menos uma solucao real.

23. (Contracao de Lorentz) De acordo com a teoria da relatividade, o comprimento de um objeto, por exemplo, de um foguete,parece a um observador depender da velocidade com que o objeto se desloca em relacao a esse observador. Se ele medir o

comprimento L0 do foguete em repouso e em seguida com a velocidade v, o comprimento parecera ser L = L0

√1− v2

c2 , sendo

c a velocidade da luz no vacuo. O que acontece com L a medida que v aumenta? Calcule limv→c−

L. Por que e necessario tomar

o limite lateral a esquerda?

Page 20: Novas listas de exercícios de Cálculo I

- Calculo 1 - Limites - Gabarito Lista 2

1. a) 3 b) 0 c)-1 d)@ e) +∞ f) 12 g) @ h)

√36 i) 0 j)− 1

25 k) −∞ l) +∞ m) −∞ n) −∞o) 0+ p)+∞ q) 0− r) 0+ s)-1 t) +∞ u) 1

2 v) −∞ w) +∞ x) +∞ y) +∞ z) 1

α)− 1 β) −∞ γ) 7 δ) 313 ϵ) b

|a|+a ε) 14 ζ) 7 η) −

√2 θ) − 1

25 ϑ) 0−

2. (a) Nao, pois limx→1−

f(x) = 4 e limx→1+

f(x) = 2.

(b) f(x)g(x) =

{x4 + 3x2 se x ≤ 12x+ 2 se x > 1.

limx→1

(f(x).g(x)

)= 4

3. a)

b) limx→0−

f(x) = 2 limx→0+

f(x) = 0 @ limx→0

f(x) limx→2−

f(x) = 4 limx→2+

f(x) = 1 @ limx→2

f(x).

4. a) cosx b) −senx c) f(x) = − 1x2 .

5. a) 2/5 b) 0.

6. limx→0

xsen(x)

2− 2cos(x)= 1.

7. −Mg(x) ≤ f(x).g(x) ≤ Mg(x) ⇒ limx→0

−Mg(x) ≤ limx→0

f(x).g(x) ≤ limx→0

Mg(x) ⇒ −M limx→0

g(x) ≤ limx→0

f(x).g(x) ≤M lim

x→0g(x) ⇒ 0 ≤ lim

x→0f(x).g(x) ≤ 0 ⇒ lim

x→0f(x).g(x) = 0.

8. |senx| ≤ 1 e limx→+∞

1

x= 0 ⇒ lim

x→+∞

senx

x= 0 .

9. (a) Assıntotas verticais: x = 3 e x = −3, Assıntota horizontal: y = 0;(b) Assıntota vertical: x = 1, Assıntota horizontal: y = 0;(c) Assıntota vertical: x = −2, Assıntota horizontal: y = 1;(d) Assıntota vertical: x = 0;(e) Assıntota vertical: x = 1;(f) Assıntota vertical: x = 0.

10.

limx→+∞

ax =

{+∞, se a > 10, se 0 < a < 1

e limx→−∞

ax =

{0, se a > 1

+∞, se 0 < a < 1

11. (a) +∞ (b) 0 (c) +∞ (d) −∞ (e) −∞

Page 21: Novas listas de exercícios de Cálculo I

12. f nao e contınua em x = 1, pois limx→1+

f(x) = 2 e limx→1−

f(x) = 0, logo @ limx→1

f(x). Em x = −1, x = 2 e x = −3 ela e contınua,

ja que limx→−1

f(x) = f(−1) = 0, limx→2

f(2) = 2, limx→−3

f(x) = f(−3) = 2.

13. Sim, pois limx→4

f(x) = f(4) = 11.

14. Nao, pois @ limx→1

f(x).

15. (a) Contınua em R; (b) Descontınua em x = ±2, pois @f(2) e f(−2); (c) Descontınua em x = 0 e x = ±1, pois @f(0),f(−1) e f(1); (d) Contınua em R.

16. (a) Contınua em x = −1; (b) Contınua em x = −2 e descontınua em x = 1 pois @f(1); (c) Contınua em x = 3.

17. (a) 5 (b) 4/3

18. k = 4 e m = 5/3.

19. f(x) =

{0 se x < 01 se x ≥ 0.

e g(x) =

{1 se x ≤ 00 se x > 0.

20. Sim, pois, pelo teorema do valor intermediario, se ela mudasse de sinal entao o zero deveria ser tambem imagem da funcao.

21. f(x) = x3 −x2 − 2x+1 = 0 ⇒ f(1) = −1 e f(−1) = 1, logo, pelo Teorema do Valor Intermediario, existe x0 ∈ [−1, 1] tal quef(x0) = 0.

22. Se p(x) e um polinomio de grau ımpar, entao vai sempre existir um x0 ∈ R para o qual p(x0) e p(−x0) tem sinais opostos.Logo, pelo Teorema do Valor Intermediario, existe c ∈ [−x0, x0] tal que p(c) = 0.

23. A medida que v aumenta L diminui. limv→c−

L = 0. O limite lateral a esquerda e necessario ja que a funcao nao esta definida

para v > c.

Page 22: Novas listas de exercícios de Cálculo I

As listas de exercícios podem ser encontradas nos seguintes endereços: www.mat.ufmg.br/calculoI ou na pasta J18, no xerox (sala1036)

TERCEIRA LISTA DE EXERCÍCIOS

1. Derive:

a) y = 3x6 + 9x – 3 b) y = 95

−x c)

xxy 9107 6 −=

d) xx

xxy4

7 2 5+=

2. Calcule ( )h

hh

66

0

99lim −+→

.

3. Calcule o h

hh

cos1lim0

−→

.

4. Calcule 33lim

20002000

3 −−

→ xx

x. Como esse limite se relaciona com uma derivada?

5. Determine a equação da reta tangente ao gráfico de xxy −= 35

, no ponto de abscissa

x = 64.

6. Determine a equação da reta r tangente ao gráfico de y = x2 + 3x + 1 e que é paralela à reta de equação y = 4x + 7.

7. Determine as tangentes horizontais ao gráfico de 562

53

23

++−= xxxy .

8. Mostre que a reta de equação y = −x é tangente à curva de equação y = x3 − 6x2 + 8x. Encontre o ponto de tangência.

Respostas:

1) a) .918 5 += xdxdy b) .

9

5

914

xdxdy

−= c) .2

9760

37 xxdxdy

+=

d) .2

457

911

7 2

x

xdxdy

−= 2) . 3) 0. 596×

4) Esse limite é igual a 19993

2000

32000×==xdxdx . 5)

32060

481277

−= xy .

6) .434 += xy 7)

329

=y em 2=x e 2

19=y em 3=x . 8) . ( )3,3 −

Page 23: Novas listas de exercícios de Cálculo I

9. Considere a função dada por .

a) Encontre uma relação entre a, b e c para que f seja contínua em x = 1. b) Determine os valores de a, b e c para que f seja derivável em x = 1.

⎪⎩

⎪⎨

>++

=<−

=

11213

)(2 xsecbxx

xsexseax

xf

10. Derive:

a) y = e–2x+5 b) y = xcos

1.

c) . Qual é o domínio dessa função? Qual é o domínio da derivada y’? ))(ln(sen xy −=

d) e) 74 )935( −+−= xxy )721(e 323 4++−= + x

xxy x

f) g) h) y = ln(−x) i) j) k ) y = ln(cosx)

9542 )324()13( +++−= xxxxy xxey −=( )( xy senlntge= ) xy lne=

11. Mostre que h(t) = | t − 3| não é derivável em t = 3.

12. Determine a equação da reta tangente ao gráfico de )2

3cos()2

(sen xxy π+

π= no ponto de

abscissa x = 1.

13. Seja 3

2 )(2)(x

xhxxf += . Se h é derivável, h(1) = −2 e h’(1) = 10, calcule f’(1).

14. Suponha que h(x) seja uma função derivável e que f(x) = h(x5). Determine f’(x). 15. Em cada caso, verifique se a derivada existe. Em caso afirmativo escreva a expressão de

f’(x).

a) ⎪⎩

⎪⎨

=

≠⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=00

01sen)(

xse

xsex

xxf b)

⎪⎩

⎪⎨

=

≠⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=00

01sen)(

2

xse

xsex

xxf

Respostas: 9) a ) .1;1 =+= cba b ) .4;3;1 =−== cba

10) a) .e2 52 +−−= x

dxdy b ) xx

xx

dxdy tgsec

cossen

2 == . c) ( )( )

xx

dxdy −

=lncos , para x<0.

d) ( ) ( .3209357 364 +−−+−= xxxdxdy )

e) .128424912e 2342623 4

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ++++−= +

xxxxx

dxdy x

f) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) .13324220932413324428549532 +−+++++++−−= xxxxxxxxxx

dxdy

g) ( ) .e1 xxdxdy −−= h) .1

xdxdy

= i ) ( ) ( )( ) ( )( )xxxgdxdy senlntg2 esenlnseccot=

j) .1=dxdy k) .tg x

dxdy

−= 12) 2

232

3 −π−

π= xy . 13) 6. 14) f’(x) = 5x4h’(x5).

15) a ) ( ) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=′

xxxxf 1cos11sen se 0≠x . A derivada não existe em . 0=x

b ) ( ) 01cos1sen2 ≠⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=′ xse

xxxxf e ( ) 00 =′f .

Page 24: Novas listas de exercícios de Cálculo I

16. Um avião, à velocidade constante de 500 km/h, voa horizontalmente a uma altitude de 2.000 metros e passa diretamente sobre uma estação de radar. Encontre a taxa segundo a qual a distância do avião até a estação está crescendo quando ele está a 4.000 metros da estação.

17. Uma luz situa-se no topo de um poste de 15 m. Um homem com 1,80 m de altura afasta-se desse poste com uma velocidade de 3 m/s. Quando o homem estiver a 40 m do poste, determine: a) a taxa de variação do comprimento de sua sombra. b) a velocidade do topo de sua sombra.

18. Dois carros partem de um mesmo ponto. Um viaja para o sul a 60 km/h, e o outro para oeste a 25 km/h. A que taxa está aumentando a distância entre os carros duas horas depois da partida?

19. A altura de um triângulo cresce a uma taxa de 1 cm/min, enquanto sua área cresce a uma taxa de 2 cm2/min. A que taxa estará variando a base desse triângulo quando sua altura for 10 cm e sua área 100 cm2 ?

20. Ao meio-dia, um navio A está 100 km a oeste do navio B. O navio A está navegando para o sul a 35 km/h, e o navio B está indo para o norte a 25 km/h. Quão rápido estará variando a distância entre eles às 4 horas da tarde?

21. O volume de um cubo está aumentando à taxa de 2 cm3 por segundo. Com que taxa estará variando a área de uma de suas faces quando sua aresta tiver 20 cm?

22. Uma partícula está se movendo ao longo do gráfico da função ( )f x = x . Quando a partícula passa pelo ponto (4 , 2), sua coordenada está crescendo a taxa de 3 cm/s. Quão rápido está variando a distância dessa partícula à origem, nesse instante?

x

23. Um papagaio (pipa) a 100 metros acima do solo move-se horizontalmente a uma velocidade de 3 metros por segundo. A que taxa estará decrescendo o ângulo entre a linha e a horizontal depois de terem sido soltos 200 metros de linha?

24. Dois lados de um triângulo medem 4 m e 5 m, e o ângulo entre eles está crescendo a uma taxa de 0,06 radianos por segundo. a) Encontre a taxa segundo a qual estará variando o comprimento do terceiro lado desse triângulo quando o ângulo entre os lados de comprimento fixo for / 3π . b) Encontre a taxa segundo a qual a área desse triângulo estará crescendo quando o ângulo entre os lados de comprimento fixo for / 3π .

25. Um farol está localizado em uma ilha, e a distância entre ele e o ponto mais próximo P em uma praia reta no continente é de 3 km. Sua luz faz quatro revoluções por minuto. Quão rápido estará se movendo o feixe de luz ao longo da praia quando ele estiver a 1 km do ponto P?

Respostas:

16) 3250 km/h. 17) a ) 229 m/s; b )

2275 m/s. 18) 65 km/h. 19) -1,6 cm/min.

20) 13720 km/h. 21)

151 cm2/s. 22)

5427 cm/s. 23) R )

4003

− rad/s.

24) a ) 76,0 m/s; b ) 0,3 m2/s. 25) π

380 km/min.

Page 25: Novas listas de exercícios de Cálculo I

26. Um velocista corre em uma pista circular de raio 100 m, a uma velocidade constante de 7 m/s. Seu amigo está em pé a uma distância de 200 m do centro da pista. Quão rápido estará variando a distância entre eles quando a distância entre eles for de 200 m?

27. Encontre os pontos P e Q, sobre a parábola 21y x= − , de forma que o triângulo ABC formado pelo eixo x e pelas retas tangentes a parábola em P e Q seja eqüilátero.

28. A figura mostra um círculo de raio 1 inscrito na parábola de equação . Determine as coordenadas do centro desse círculo.

2y x=

Respostas:

26)4157

− m/s. 27) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

41,

23P e ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

41,

23Q . 28) ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

45,0 .

Page 26: Novas listas de exercícios de Cálculo I

29. A figura mostra uma roda giratória de 40 cm de raio e uma barra de conexão AP de comprimento fixo 1,2 m. O pino P pode escorregar para frente e para trás ao longo do eixo x à medida que a roda gira no sentido anti-horário a uma taxa de 360 revoluções por minuto. Encontre uma expressão para a velocidade do pino P em termos do ângulo θ, indicado na figura.

30. Um bote é puxado em direção ao ancoradouro por uma corda que está atada à sua proa e

que passa por uma polia sobre o ancoradouro, que está 1 m mais alto do que a proa desse bote. Se a corda for puxada a uma taxa de 1 m/s, quão rápido o bote aproxima-se do ancoradouro, quando ele estiver a 8 m dele?

31. A curva seguinte é a representação geométrica da equação . 232 2xxy +=

-2 -1 1 2

-2

-1

1

2

Ache a equação da reta tangente a essa curva no ponto ( )1,1− .

Respostas: 29) 8cos

sen8coscos288

2

2

θ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ +θ+θ

−=dtdx m/s. 30)

865 m/s.

31) .21

2+−=

xy

Page 27: Novas listas de exercícios de Cálculo I

- Calculo 1: Lista de exercıcios - Taxas Relacionadas

1. Um tanque tem a forma de um cone invertido, tendo uma altura de 16 m e uma base com raio de 4 m. A agua estafluindo dentro do tanque a uma vazao de 2 m3/min. Quao rapido se elevara o nıvel de agua quando a agua estivercom 5 m de profundidade?

R: 32/(25π)m/min

2. Um tanque de agua tem a forma de um cone circular invertido com base de raio 2 m e altura igual a 4 m. Se agua estasendo bombeada dentro do tanque a uma taxa de 2 m3/min, encontre a taxa na qual o nıvel de agua esta elevandoquando a agua esta a 3 m de profundidade.

R: 8/(9π)m/min

3. Uma escada de 3 m de comprimento esta apoiada em uma parede. Se a base da escada desliza, afastando-se da paredea uma taxa de 1 m/s, quao rapido o topo da escada escorrega para baixo quando a base esta a 1 m da parede?

R: −√2/4m/s

4. Um homem anda a 1 m/s e um holofote o acompanha a 10 m do caminho. A que taxa o holofote esta girando quandoo homem esta a 15 m do ponto mais proximo da luz?

R: 2/65rad/s

5. A Lei de Boyle estabelece que quando uma amostra de gas esta a uma temperatura constante, a pressao P e o volumeV satisfazem a equacao PV = C, em que C e uma constante. Suponha que em um certo instante o volume e 600 m3, apressao e 150 kPa e a pressao cresce a uma taxa de 20 kPa/min. A que taxa esta decrescendo o volume nesse instante?

R: −80m3/min

6. Quando o ar expande adiabaticamente (sem troca de energia termica), sua pressao P e o volume V estao relacionadospela equacao PV 1,4 = C, em que C e uma constante. Suponha que em um certo instante o volume e 400 cm3, a pressaoe 80 kPa e a pressao cresce a uma taxa de 10 kPa/min. A que taxa esta decrescendo o volume nesse instante?

R: −35, 7cm3/min

7. Uma queimadura na pele de uma pessoa tem a forma de um cırculo. Se o raio da queimadura esta decrescendo a umataxa de 0,05 cm por dia quando ele e 1 cm, qual a taxa de decrescimo da area da queimadura nesse instante?

R: −π/10cm2/dia

8. Suponha que numa farmacia P seja o preco da caixa de um determinado remedio, x o numero de milhares de caixasdesse remedio ofertadas diariamente, sendo a equacao de oferta Px − 20P − 3x + 105 = 0. Se a oferta diaria estadecrescendo a uma taxa de 250 caixas do remedio por dia, em que taxa os precos estao variando quando a oferta diariae de 5000 caixas?

R: −0, 05reais/dia

9. O carro A esta indo para o oeste a 50 Km/h e o carro B esta indo para norte a 60 Km/h. Ambos estao dirigindo paraa intersecao de duas ruas. A que taxa os carros estao se aproximando um do outro quando o carro A esta a 0,3 Km eo carro B esta a 0,4 Km da intersecao?

R: Os carros se aproximam um do outro a uma taxa de 78Km/h.

10. Um quadrado se expande de modo que seu lado varia a razao de 6 cm/s. Determine a taxa de variacao da area doquadrado no instante em o lado meca 10 cm.

R: 120cm2/s

11. O raio de uma bola cresce a razao 3 cm/s. Determine a taxa de variacao do volume da bola no instante em que o raioe 8 cm.

R: 768πcm3/s

12. Uma escada de 5 m de comprimento se apoia em uma parede vertical. A extremidade inferior da escada se afasta daparede a uma razao de 0,8 m/s. Quao rapidamente esta descendo a extremidade superior da escada no instante emque a extremidade inferior estiver a 3 m da parede?

R: -0,6 m/s

13. Um homem anda ao longo de uma estrada reta a uma velocidade de 2 m/s. Um farol giratorio que esta a 6 m daestrada focaliza o homem. A que taxa o farol esta girando, quando o homem estiver a 4 m do ponto do caminho maisproximo do farol?

R: 3/13 rad/s

14. Dois carros partem de um mesmo ponto. Um viaja para o sul a 60 km/h, e o outro para oeste a 25 km/h. A que taxaesta aumentando a distancia entre os carros duas horas depois da partida?

R: 65m/s

15. O volume de um cubo esta aumentando a taxa de 2 cm3 por segundo. Com que taxa estara variando a area de umade suas faces quando sua aresta tiver 20 cm?

R: 15cm2/s

1

Page 28: Novas listas de exercícios de Cálculo I

- Calculo 1: Lista de exercıcios 4 - Derivadas

1. Para cada funcao f dada, calcule a derivada indicada:

(a) f(x) = −6x5 + 3x4 − 5x− 2, d25ydx25 ;

(b) f(x) = senx, d37ydx37 ;

(c) f(x) = 1x ,

dnydxn ;

2. Determine a derivada de ordem n de y = lnx.

3. Derive:

(a) y = arctan(arcsenx);

(b) y = ln(secx+ tgx);

(c) y = xx;

(d) y = arcsen(√1− x2);

(e) y = arcsen(e2x − 1).

4. Determine para quais valores de x cada funcao a seguir esta definida:

a) y = arcsen(2x+ 1) b) y = arccos(ex5) c) y = arctg(3x+ 2)

5. Determine os intervalos de crescimento e decrescimento de cada funcao a seguir:

a) y = 3x4 − 16x3 + 18x2 b) y = x3 − 3x2 + 1.

6. Determine os pontos crıticos de cada funcao a seguir:

a) y = x3 + x2 − x b) f(x) = x+1x2+x+1 c) y = x2/3 d) y = x2/5

7. Determine, se existirem, os valores maximos e mınimos de cada funcao a seguir, no intervalo indicado:a) y = x3 − 3x+ 1, [0, 3] b) y = (x2 − 1)3, [−1, 2] c) g(t) = t

√4− t2, [−1, 2]

d) y = x− 2senx,[−π

2 ,π2

], e) y = ex−e−x

2 , (−∞,+∞) f) y = x3 − 3x+ 1, na reta.

Respostas:

1. (a) d25ydx25 = 0; (b) d37y

dx37 = cosx, (c) dnydxn = (−1)nn!

xn+1

2. dn ln xdxn = (−1)n−1(n−1)!

xn

3. (a) y′ = 1(1+arcsen2x)

√1−x2

;

(b) y′ = secx;

(c) y′ = xx(1 + lnx);

(d) y′ = − x|x|

√1−x2

(e) y′ = 2e2x√1−(e2x−1)2

4. (a) − 1 ≤ x ≤ 0; (b) ln 4 ≤ x ≤ ln 6, (c) −∞ < x < +∞

5. (a) Cresce para 0 < x < 1 e 3 < x < +∞, decresce para −∞ < x < 0 e 1 < x < 3.

(b) Cresce para −∞ < x < 0 e 2 < x < +∞, decresce para 0 < x < 2.

6. (a) x = −1 e x = 1/3; (b) x = −2 e x = 0; (c) x = 0; (d) x = 0.

7. (a) Maximo: y = 19 em x = 3; Mınimo: y = −1 em x = 1;

(b) Maximo: y = 27 em x = 2; Mınimo: y = −1 em x = 0;

(c) Maximo: g = 2 em t =√2; Mınimo: g = −

√3 em t = −1;

(d) Maximo: y =√3− π

3 em x = −π3 ; Mınimo: y = −

√3 + π

3 em x = π3 ;

(e) Nao tem maximo nem mınimo em −∞ < x <∞;

(f) Nao tem maximo nem mınimo em −∞ < x <∞.

Page 29: Novas listas de exercícios de Cálculo I

- Calculo 1: Lista de exercıcios 5 -

Regra de L’Hospital e Construcao de Graficos

1. Calcule os limites:

a) limx→0+

ln x

xb) lim

x→0

senx− x

x3c) lim

x→+∞

(lnx)2

x

d) limx→+∞

x tan

(1

x

)e) lim

x→π/2

tanx

tan(3x)f) lim

x→0

tan(px)

tan(qx), q = 0

g) limx→+∞

x3e−x2

h) limx→0+

√x ln x i) lim

x→−∞x2ex

j) limx→0+

senx ln x k) limx→0

sen(4x)

2x+ 3l) lim

x→+∞x− ln x

m) limx→+∞

√x2 + x− x n) lim

x→0

x+ tanx

senxo) lim

x→0

(1

x− 1

senx

)

p) limx→0

x− arctanx

x− senxq) lim

x→−∞

√x2 + 1

xr) lim

x→+∞

(1 +

a

x

)bx

s) limx→+∞

(x

x+ 1

)x

t) limx→+∞

(ex + x)1/x u) limx→+∞

(2x− 3

2x+ 5

)2x+1

v) limx→0+

(x)p/ lnx w) limx→0+

(cosx)1/x2

x) limx→0

(1− 2x)1/x

Respostas:

a) −∞ b) − 1/6 c) 0

d) 1 e) 3 f) p/q

g) 0 h) 0 i) 0

j) 0 k) 0 l) +∞

m) 1/2 n) 2 o) 0

p) 2 q) − 1 r) eab

s) 1/e t) e u) e−8

v) ep w) e−1/2 x) e−2

1

Page 30: Novas listas de exercícios de Cálculo I

2. Esboce os graficos das funcoes abaixo, indicando, quando existirem, os pontos crıticos,pontos de maximo e mınimo locais, pontos de inflexao, assıntotas, intervalos de cresci-mento e decrescimento e a concavidade do grafico.

a) y = x3 − 3x2 + 5 b) y = 4x3

3− x4

3c) y = x2

x2−4

d) y = 6x2

1+x2 e) y = 4xx2+1

f) y = 12(1−x)x2

g) y = xe−x h) y = e2x

xi) y = lnx

x

j) y = x2 ln x k) y = 5x2/3 − x5/3 l) y = x− 3x1/3

2

Page 31: Novas listas de exercícios de Cálculo I

3

Page 32: Novas listas de exercícios de Cálculo I

- Calculo 1: Lista de exercıcios - Otimizacao

1. Encontre o ponto sobre a resta y = 4x+ 7 que esta mais proximo da origem.

R: (-28/17,7/17)

2. Se r(x) e a receita proveniente da venda de x ıtens, c(x) e o custo da producao de x ıtens e p(x) = r(x)−c(x) e olucro sobre a venda de x ıtens, entao, o retorno (receita), o custo e o lucro marginais provenientes desse nıvel deproducao (x ıtens) sao dados, respectivamente por dr

dx ,dcdx ,

dpdx . Suponha que r(x) = 9x, c(x) = x3 − 6x2 + 15x,

em que x representa milhares de unidades. Ha um nıvel de producao que maximize o lucro? Se houver, qual e?Ha um nıvel de producao que minimize o custo?

R: Sim: x = 2 +√2 mil unidades ou x = 2−

√2 mil unidades. Nao.

3. Calcule a quantidade de medicamento a qual o organismo e mais sensıvel determinando o valor de M = 0 quemaximiza a derivada dR/dM , sendo

R =M2

(C

2− M

3

)e C uma constante.

R: M = C/2

4. Quando tossimos, a traqueia se contrai e aumenta a velocidade do ar que passa. Isso levanta questoes sobre oquanto deveria se contrair para maximizar a velocidade e se ela realmente se contrai tanto assim quando tossimos.Considerando algumas hipoteses razoaveis sobre a elasticidade da parede da traqueia e de como a velocidadedo ar proximo as paredes e reduzida pelo atrito, a velocidade media v do fluxo de ar pode ser modelada pelaequacao

v = c(r0 − r)r2cm/s,r02

≤ r ≤ r0,

em que r0 e o raio, em centımetros, da traqueia em repouso e c e uma constante positiva, cujo valor depende, emparte, do comprimento da traqueia. Demonstre que v e a maior quando r = 2/3r0, ou seja, quando a traqueiaesta cerca de 33% contraıda.

5. Quando o estanho metalico e mantido abaixo de 13, 2oC, lentamente se torna quebradico e acaba por se esfarelar,tornando-se um po cinza. Um catalisador para uma reacao quımica e uma substancia que aumenta a velocidadeda reacao sem sofrer nenhuma mudanca permanente. Uma reacao autocatalıtica e aquela em que o produto eo catalisador de sua propria formacao. Quando tanto a substancia original quanto o produto catalisador saoabundantes, a reacao ocorre mais rapidamente. Em alguns casos, e razoavel admitir que a velocidade de reacaov = dx/dt e proporcional tanto a quantidade de substancia original quanto a quantidade de produto. Ou seja,v pode ser expressa por

v = kx(a− x) = kax− kx2,

sendo x a quantidade de produto, a e a quantidade de substancia no inıcio e k e uma constante positiva. Comque valor de x a velocidade v apresenta um maximo? Qual o valor maximo de v?

R: x = a/2 e v = ka2/4

6. Um observatorio sera construıdo na forma de um cilindro circular reto com uma aboboda esferica como cobertura.Se o custo da construcao da aboboda sera duas vezes mais caro que na parede do cilindro quais deverao ser asproporcoes mais economicas do observatorio supondo que o volume e fixo?

R: r0 = [3V/(8π)]1/3 e h = 4[V/(9π)]1/3 − 1/3[3V/π]1/3.

7. Uma pulga, ao saltar, teve sua posicao no espaco descrita em funcao do tempo pela expressao h(t) = 4t − 5t2,sendo h a altura atingida, em metros e t em segundos. Em que instante a pulga atinge a altura maxima do solo?

R: 0,4 segundos.

8. O produto de dois numeros positivos e 200. Determine esses numeros sabendo que a soma deles tem o menorvalor possıvel.

R: 10√2 e 10

√2.

9. Determine dois numeros cuja soma seja 45 e cujo produto seja maximo.

R: 45/2 e 45/2.

1

Page 33: Novas listas de exercícios de Cálculo I

10. Encontre o ponto da reta de equacao y = 3x+ 4 mais proximo do ponto (1, 2). Qual e a distancia mınima?

R: (-1,7;-1,1) e a distancia e√8, 1.

11. Uma area retangular de 1080m2 sera cercada e dividida, tambem por meio de cercas, conforme a figura:

Cada metro de cerca externa custa R$9,00 e cada metro da cerca usada nas divisoes internas custa R$6,00.Encontre as dimensoes da regiao retangular que minimizarao o custo total.

R: 36m e 30 m.

12. Determine as dimensoes do retangulo de maior area possıvel que pode ser inscrito na elipse de equacao x2

9 + y2

4 = 1.Qual e a area desse retangulo?

R: 3√2 e 2

√2, com area igual a 12.

13. A area do piso de uma loja retangular e 315m2. De suas quatro paredes de mesma altura, as tres laterais devemser de tijolos e a da frente de vidro. O metro quadrado da parede de vidro custa o dobro do preco do metroquadrado da parede de tijolos. Quais as dimensoes da loja que minimizarao o custo total do material usadonessas quatro paredes?

R:√210m e 315√

210m.

14. Um arame de 20 cm de comprimento deve ser cortado em dois pedacos, um para formar um quadrado e outropara formar um triangulo equilatero. Como se deve cortar o arame para que a soma das areas do quadrado e dotriangulo seja: a) maxima? b) mınima?

R: (a) usar todo o arame para o quadrado. (b) usar 80√3

9+4√3cm para o quadrado e 180

9+4√3cm para o triangulo.

15. Um cartaz deve ter uma area de 600 cm2 para a mensagem a ser impressa; as margens no topo e na base devemcada uma 7,5 cm e de 5 cm nas margens laterais. Determine as dimensoes do cartaz para que seja mınima asquantidade de papel usada.

R: largura: 30 cm e altura 45 cm.

16. Dentre todos os triangulos isosceles de perımetro fixo, mostre que o de maior area e o equilatero.

17. Uma pessoa esta no ponto A da margem de um rio e deseja chegar ao ponto B na margem oposta, fazendo opercurso indicado na figura abaixo. Sabendo que pode se deslocar na margem a uma velocidade de 10 m/s e naagua a uma velocidade de 5 m/s, determine o angulo α de modo que ela va de A ate B no menor tempo possıvel.Sabe-se que a distancia entre A e B’ e 500 m e a largura do rio e 300 m.

R: α = π/3.

2

Page 34: Novas listas de exercícios de Cálculo I

Sexta lista de exercícios 1. Calcule, em cada caso, a área indicada:

a) y

x

y = 3x - x - 22

b) y

x1 4

y = x

c)

x

y

y = x + 2 - x2

d)

y

x

y = 2 + x3

4_

e)

x

y = x2

y = x - 2x + 42

y

f)

x

y

y = 4x - x2

y = 4 - x2

Page 35: Novas listas de exercícios de Cálculo I

g)

y

y = x2

y = 8 - x2

x

h)

x

y

y = - 5x + 10

y = - x + 8x - 12

y = - x + 6x

2

2

i)

x

y = - 2x + 8

y = x - 2x + 42

y

j)

x

y = 4x - 8

y = - x + 3x + 42y = 4 - x 2

y

k)

y = cos ( x / 2 )

y = sen x

y

Page 36: Novas listas de exercícios de Cálculo I

2. Determine a diferencial de cada função a seguir:

a) b) c) 53 += xu 653 2 +−= tty xu ln= 3. Calcule as seguintes integrais indefinidas:

a) dxx

xxx∫ +−+4

238 7953 b) dx

xx∫ −

+21

32

c) d) ∫ + dxxe x ))5cos(7( 3 dxxxx 35

2 )13)(16( −+−+−∫

e) dxx

x∫ + 3)(ln2 f) dx

xx∫ ++

2153

g) h) dxxxsen∫ cos5 dxe

esenex

xx

∫ )cos()(

2

22

i)

j) (Sugestão: escreva sen

∫ dxx2cos

dxxsen∫ 3 3x = sen2x senx).

k) dxx

x∫ −1

2

(Sugestão: faça 1u x= − )

l) (Sugestão: escreva cosdxxsenx∫ 23cos 3x = cos2x .cosx).

m) tg( )x dx∫ n) 2sec ( ) tg( )y y d⋅ y∫

o) 41x dxx+∫ p)

11

dxx+∫

q) 3

11

dxx −∫ r)

1 1ln dxx x

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠∫

s) 2

11

x dxx

++∫ t) 2 1

t

t

e dte +∫

u) 3 2x x dx⋅∫

4. Calcule as seguintes integrais definidas:

a) . b) ∫ −4

1

2 )4( dxxx3

1

x x dx∫ c) dxxx

x∫− ++

3

324

3

1

d)

4

1ln

e

e

dvv v∫ e)

2

1

1u u du−∫ f) / 3

20

sencos

dπ θ θ

θ∫

g) ∫− +1

1

3 2 4 dxxx h) ∫ +−−3

22 5

12 dxxx

x i) ∫ +−

−1

032 )5(

12 dxxx

x

Page 37: Novas listas de exercícios de Cálculo I

5. Considere , onde é a função cujo gráfico esta

representado na figura a seguir. 0

( ) ( )x

G x f t dt= ∫ )(tf

Sabendo que as áreas das regiões , , e são , ,

e , 1R 2R 3R 4R 2)( 1 =RA 2)( 2 =RA

3)( 3 =RA 4)( 4 =RA

a) Determine os intervalos de crescimento e decrescimento da função G . b) Determine os pontos de máximo e de mínimo local da função . Gc) Marque no eixo x os pontos de inflexão da função G . d) Determine os intervalos onde o gráfico de possui concavidade para cima

e onde possui concavidade para baixo. G

e) Calcule e . (0), (1), (2), (3)G G G G (4)Gf) Determine os pontos de máximo e de mínimo absolutos da função G no

intervalo [ ]0, 4 .

g) Faça um esboço do gráfico da função G . 6. Em cada item, determine a função f sabendo que:

a) 13)(' +−= xxf e que (2) 5f = .

b) 1

4)(' 2 −=

xxxf e que (0) 3f = − .

c) ( ) cos( )f x x x′′ = + e que (0) 1f = e (0) 5f ′ = .

7. Determine os possíveis valores de b para que .0)6(0

3 =−∫b

dxxx

8. Em cada item, esboce a região limitada pelas curvas dadas e calcule a área dessa região.

a) e . b) 2 5y x= − 2 6 5y x x= − + − | |y x= e . 2 2y x= −

c) , 1y x= + 29y x= − , e 1x = − 2x = . d) y = x e 2y x= .

e) , seny x= cosy x= , e 0x = 2x π= . f) 24 1x y 2+ = e x y= .

g) 21x y= − e h) 2 1x y= − 2( 1y x x )= − e . 0y =

Page 38: Novas listas de exercícios de Cálculo I

9. Calcule a área entre o gráfico de 3y x= e sua reta tangente em 1x = . 10. Em cada item calcule ( )f x′ se:

a) 2

2

( ) cos( )x

f x t= ∫ dt . b) 3

2

cos( )

( ) 3x

f x t= ∫ dt c)

213( ) 1

x

x

f x t+

= −∫ dt .

RESPOSTAS:

1) a) 61

b) 3

14 c)

310

d) 3 e) 4 f) 3

22 g)

332

h) 6

121 i)

332

j) 6

55 k) 1

2) a) du=3dx b) c) ( )dttdy 56 −=xdxdu =

3) a) 3

5

379||ln5

53

xxxx

−++ b) ( )xx arcsen312 2 +−− c) ( )

55sen7

3e3 xx

+

d) ( )

8133 3

82 −+− xx

e) ( )

4lnln2

4xx + f) ( ) ( )xx arctg51ln23 2 ++ g)

6sen6x

h) ( )|ecos|ln21 2x− i)

( )42sen

2xx

+ j) 3

coscos3 xx +− k) ( ) ( ) ( )

512

31412 2

523

21 xxx −

−−

+−−

l) 5

sen3

sen 53 xx− m) n) |cos|ln x−

2tg2 y

o) ( )2arctg21 x p) ( )( )xx +− 1ln2

q) ( ) ( ) ( 1ln316

213 33

23

−+−+− xxx ) r) ( )x2ln

21

− s) ( ) ( )xx arctg1ln21 2 ++

t) ( )tearctg u) 373

723 x

4) a) -9 b) ( 13952

− ) c) 0 d) 2 e) 1516

f) 1 g) 0 h) ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

711ln i) 0

6) a) 92

3 2

++− xx b) c) 3|1|ln2 2 −−x 25cos

6

3

++− xxx 7) 0, 32±

8) a) 9 b) 3

20 c)

239

d) 31

e) ( )122 − f) 3

64 g)

38

h) 21

9) 4

27 10) a) ( )2cos x b) ( ) ( )xx sencos3 2 c) ( ) 332 1112 xxx −−+−

Page 39: Novas listas de exercícios de Cálculo I

MAT001 Cálculo Diferencial e Integral 1

Sétima lista de exercícios

1. Calcule cada uma das integrais indefinidas a seguir:

a) b) ∫ ∫ dxxx cos dxxx ln3

c) d) ∫ ∫ dxsenxx2 dxxarctg

e) f) ∫ dxxsene x )4(3 ( )∫ dxx 3ln

g) h) ∫ dxxarctgx ∫ − dxx21

2. Calcule cada uma das integrais definidas a seguir:

a) b) ∫2

1ln dxx ∫ −

2

1dx

e

xx

c) dxx

x∫ +

1

0 22

2

)1(

3. Calcule a área da região limitada pelo gráfico de xxy ln= e 0=y de e

x1

= a

1=x .

4. Decomponha cada função racional a seguir em soma de frações parciais, sem

determinar as constantes:

a) )5)(2(

1+− xx

b) 322 )4()1(

35

−++

xx

x

5. Calcule as seguintes integrais indefinidas:

a) ∫ +−dx

xx 2)5)(3(1

b) ∫ ++

dxxx

x2

2

6. Calcule as seguintes integrais definidas:

a) ∫ − −++−0

1 2

2

)1)(1(12x

dxxx

x b) dx

xxx

∫ +−−1

0 )7)(4(32

Page 40: Novas listas de exercícios de Cálculo I

7. Calcule as seguintes integrais impróprias:

(a) ∫1

0 xdx

(b) ∫1

0 2xdx

(c) ( )∫

+1 213x

dx

(d) ∫∞

∞− +dx

xx

21 (e) ∫ (f)

∞−

− dxxe x2

∫∞

1

lndx

xx

(g) ∫ −

9

1 3 9x

dx (h) ∫−

2

1 3xdx

(i) ∫ −+

4

0 2 6xxdx

8. Calcule a área de cada uma das regiões indicadas abaixo.

(a) ( )⎭⎬⎫

⎩⎨⎧ ≤≤≥=

2

ln01|,

xx

yexyxS

(b) ( ){ }0ln10|, ≤≤≤≤= yxxexyxS

(c) ( ){ }0ln10|, ≤≤≤≤= yxexyxS

(d) ( ){ }00|, ≤≤≤= yxeexyxS x

Observação: sinta-se convidado a fazer o esboço de cada uma dessas regiões.

Respostas: 1) a) Cxxsenx ++ cos b) Cx

xx +−16

ln41 4

4

c) d)Cxxsenxxx +++− cos22cos2 ( ) Cxxarctgx ++− 21ln21

e) ( ) ( )( ) Cxsenxe x

++− 434cos425

3

f) Cxxxxxxx +−+− 6ln6ln3ln 23

g) ( ) Cxarctgxxarctgx ++−2

21

h) Cxarcsen

xx

++−2

12

2

2) a) b)12ln2 −2

3e

− c) 41

8−

π 3) ⎟

⎞⎜⎝

⎛ −2

31

41

e

4) a) 52 +

+− x

Bx

A b)

( ) ( ) ( )2223211444 +

++

++

+−

+−

+− x

GFxx

EDx

x

C

x

Bx

A

5) a) ( ) Cx

xx+

++

+−

−58

164

|5|ln64

|3|ln b) Cxx ++− |1|ln||ln2

6) a) 2

2ln3− b) ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛87

ln1743

ln5111

7) a) diverge b) diverge

c) 121

d) diverge e) 0 f) diverge g) -6 h) diverge i) diverge

8) a) 1 b) 41

c) 1 d) 1

Page 41: Novas listas de exercícios de Cálculo I

1

MAT001 Cálculo Diferencial e Integral 1 Oitava lista de exercícios

1. Em cada caso a seguir, calcule o volume do sólido gerado pela rotação da região

limitada pelas curvas dadas em torno do eixo indicado:

(a) .,02,0,1 2 xyxxxy eixodotornoeme ===+=

(b) .,02

,0, xyxxxseny eixodotornoeme =π

===

(c) .2, === xxyxy detornoeme

(d) . 2,2 === yxyxy detornoeme

(e) entre x

y1

= e o eixo x para 1≥x , em torno do eixo x .

(f) ( método das cascas ) .,22 yxxyxxy eixodotornoeme −=−=

2. Calcule, usando integrais, o volume de um cone circular reto de raio da base r e

altura h.

3. Verifique, por derivação, as seguintes integrais:

(a) ∫ += Cxdxxtg |sec|ln

(b) ∫ += Cxsendxx ||lncot

(c) ∫ ++= Cxtgxdxx |sec|lnsec

(d) ∫ ++−= Cxxdxx |cotseccos|lnseccos

4. Calcule as seguintes integrais trigonométricas:

(a) (b) ∫ dxxxsen 23 cos dxxsenx∫ 45cos

(c) (d) ∫ ∫ dxx4cos dxxtgx2sec

(e) (f) ∫ ∫ dxxxtg sec3 dxxtgx 44sec

(g) (h) ∫ dxxtg2 ∫ dxxxsen cos3

(i) (sugestão: use integração por partes) ∫ dxx3sec

1

Page 42: Novas listas de exercícios de Cálculo I

2

5. Faça uma substituição trigonométrica para calcular as seguintes integrais:

(a) dxx

x∫

+ 92

3

(b) ∫− 25 xx

dx

(c) ∫+ 162x

dx (d) ∫

− 922 xx

dx

(e) dxx

x∫

−4

2 25 (e) dxxx∫ − 22 4

6. Calcule a área limitada pela hipérbole e a reta . 3649 22 =− yx 3=x

7. Um toro é gerado pela rotação do círculo ( ) 222 ryax =+− ao redor do eixo y

( a)r <<0 . Calcule o volume limitado por esse toro.

Respostas:1) a) π15206

b) π c) π158

d) π158

e) π f) 3π

4) a) Cxx+−

3cos

5cos 35

b) Cxsenxsenxsen++−

972

5

975

c) Cxsenxsenx+++

324

42

83

d) Cx

ouCxtg

++2

sec2

22

e) Cxx

+− sec3

sec3

f) Cx

xtgxtg++

75

5 g) Cxxtg +−

h) Cxx

x +⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

3cos

7cos

cos23

i) ( ) Cxtgxxtgx +++ |sec|lnsec21

5) a) ( )

Cxx

++−

3918 22

b) Cxx +⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ −+− 255ln||ln

5

1

c) Cxx +⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ ++ 216ln d) C

xx

+−

992

e) ( )

Cx

x+

−3

32

75

25

f) ( ) Cxxxx

arcsen +−−+⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ 22 4241

22 6) ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +−

253

ln6259

7) 222 arπ

2