Matematica Essencial: Maximos e Minimos de funcoes Máximos e Mínimos: Teste da segunda derivada Roteiro geral Conceitos básicos Teste da primeira derivada Teste da segunda derivada Médias: Arit-Geom-Harm Aplicações numéricas Aplicações geométricas Aplicações práticas Derivada Implícita Uso da segunda derivada para máximos e mínimos Seja f uma função derivável sobre um conjunto S, tal que a sua derivada f ' seja uma função contínua e vamos supor que f possui um ponto crítico x=c em S, isto é, f '(c)=0. Se f "(c)<0 então x=c é um ponto de máximo para a função f. Se f "(c)>0 então x=c é um ponto de mínimo para a função f. Exemplo: As funções f(x)=1-x2 e g(x)=x2, def. sobre S=[-1,2] possuem pontos críticos em x=0. f "(0)=-2<0 e g "(0)=2>0. Pelo critério da segunda derivada, x=0 é ponto de máximo local para f e ponto de mínimo local para g. Às vezes, várias derivadas sucessivas da função se anulam no ponto crítico, assim o critério acima, necessita ser ampliado. Uso da n-ésima derivada para máximos e mínimos Seja f uma função que possui todas as n primeiras derivadas contínuas sobre um conjunto S, vamos admitir que f possui um ponto crítico c em S, isto é, f '(c)=0 e que: Assim: Se n é par e f (n)(c)<0, x=c é ponto de máximo local para a função f. Se n é par e f (n)(c)>0, x=c é ponto de mínimo local para a função f. Se n é ímpar e f (n)(c) é diferente de zero, x=c não é ponto de mínimo para f, nem ponto de máximo para f. Este ponto x=c recebe o nome de ponto de inflexão horizontal para a função f. Exemplos: Para f(x)=x4 definida sobre [-2,2], o ponto crítico é x=0 é ponto de mínimo local, pois: Para f(x)=x5 definida sobre [-2,2], o ponto crítico é x=0 é um ponto de inflexão horizontal, pois: Para f(x)=-x6 definida sobre [-2,2], o ponto crítico é x=0 é um ponto de máximo local, pois: Ponto de inflexão horizontal Um ponto de inflexão horizontal, para uma função f que tem as duas primeiras derivadas contínuas e está definida sobre um conjunto S, é um ponto x=c em S tal que à esquerda dele a concavidade (boca) do gráfico de f está voltada para cima e à direita de x=c a concavidade da curva (boca) está voltada para baixo. A situação ainda ocorrerá se trocarmos as palavras: "para baixo" e "para cima". A palavra horizontal significa que passando uma reta horizontal pelo ponto de coordenadas (c,f(c)), a parte do gráfico localizada à direita de x=c fica de um lado da reta e a parte da curva localizada à esquerda de x=c fica do outro lado da reta. Concavidade Podemos analisar a concavidade do gráfico de uma função f que tem as duas primeiras derivadas contínuas sobre um conjunto S. Usando a segunda derivada, teremos as situações abaixo: Se f "(x)>0 em algum ponto x de S, então o gráfico de f tem a concavidade (boca) voltada para cima nas vizinhanças de x. Se f "(x)<0 em algum ponto x de S, então o gráfico de f tem a concavidade (boca) voltada para baixo nas vizinhanças de x. Página construída por Ulysses Sodré Parcialmente traduzida do LaTeX pelo HEVEA
Uso da segunda derivada para máximos e mínimos Seja f uma função derivável sobre um conjunto S, tal que a sua derivada f ' seja uma função contínua e vamos supor que f possui um ponto crítico x=c em S, isto é, f '(c)=0. Se f "(c)<0 então x=c é um ponto de máximo para a função f. Se f "(c)>0 então x=c é um ponto de mínimo para a função f. Exemplo: As funções f(x)=1-x2 e g(x)=x2, def. sobre S=[-1,2] possuem pontos críticos em x=0. f "(0)=-2<0 e g "(0)=2>0. Pelo critério da segunda derivada, x=0 é ponto de máximo local para f e ponto de mínimo local para g. Às vezes, várias derivadas sucessivas da função se anulam no ponto crítico, assim o critério acima, necessita ser ampliado. Uso da n-ésima derivada para máximos e mínimos Seja f uma função que possui todas as n primeiras derivadas contínuas sobre um conjunto S, vamos admitir que f possui um ponto crítico c em S, isto é, f '(c)=0 e que: Assim: Se n é par e f (n)(c)<0, x=c é ponto de máximo local para a função f. Se n é par e f (n)(c)>0, x=c é ponto de mínimo local para a função f. Se n é ímpar e f (n)(c) é diferente de zero, x=c não é ponto de mínimo para f, nem ponto de máximo para f. Este ponto x=c recebe o nome de ponto de inflexão horizontal para a função f. Exemplos: Para f(x)=x4 definida sobre [-2,2], o ponto crítico é x=0 é ponto de mínimo local, pois: Para f(x)=x5 definida sobre [-2,2], o ponto crítico é x=0 é um ponto de inflexão horizontal, pois: Para f(x)=-x6 definida sobre [-2,2], o ponto crítico é x=0 é um ponto de máximo local, pois: Ponto de inflexão horizontal Um ponto de inflexão horizontal, para uma função f que tem as duas primeiras derivadas contínuas e está definida sobre um conjunto S, é um ponto x=c em S tal que à esquerda dele a concavidade (boca) do gráfico de f está voltada para cima e à direita de x=c a concavidade da curva (boca) está voltada para baixo. A situação ainda ocorrerá se trocarmos as palavras: "para baixo" e "para cima". A palavra horizontal significa que passando uma reta horizontal pelo ponto de coordenadas (c,f(c)), a parte do gráfico localizada à direita de x=c fica de um lado da reta e a parte da curva localizada à esquerda de x=c fica do outro lado da reta. Concavidade Podemos analisar a concavidade do gráfico de uma função f que tem as duas primeiras derivadas contínuas sobre um conjunto S. Usando a segunda derivada, teremos as situações abaixo: Se f "(x)>0 em algum ponto x de S, então o gráfico de f tem a concavidade (boca) voltada para cima nas vizinhanças de x. Se f "(x)<0 em algum ponto x de S, então o gráfico de f tem a concavidade (boca) voltada para baixo nas vizinhanças de x.
Seja f uma função derivável sobre um conjunto S, tal que a sua derivada f ' seja uma função contínua e vamos supor que f possui um ponto crítico x=c em S, isto é, f '(c)=0.
Seja f uma função que possui todas as n primeiras derivadas contínuas sobre um conjunto S, vamos admitir que f possui um ponto crítico c em S, isto é, f '(c)=0 e que:
Assim:
Um ponto de inflexão horizontal, para uma função f que tem as duas primeiras derivadas contínuas e está definida sobre um conjunto S, é um ponto x=c em S tal que à esquerda dele a concavidade (boca) do gráfico de f está voltada para cima e à direita de x=c a concavidade da curva (boca) está voltada para baixo. A situação ainda ocorrerá se trocarmos as palavras: "para baixo" e "para cima".
A palavra horizontal significa que passando uma reta horizontal pelo ponto de coordenadas (c,f(c)), a parte do gráfico localizada à direita de x=c fica de um lado da reta e a parte da curva localizada à esquerda de x=c fica do outro lado da reta.
Podemos analisar a concavidade do gráfico de uma função f que tem as duas primeiras derivadas contínuas sobre um conjunto S. Usando a segunda derivada, teremos as situações abaixo: