Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 1 - 8ª Edição - James Stewart- Ed: 8º - Capítulo 3.4 - Ex. 99
Se e , onde e são funções duas vezes deriváveis, mostre que
Passo 1
Fala aí, pessoal! 😊
O exercício pede para demonstramos uma expressão para a segunda derivada de uma função composta . Para isso, derivamos duas vezes usando a regra da cadeia.
Tem ideia de como fazemos isso? 🤔
Vamos explicar as regras que será usadas para resolver esse exercicio:
Regra da Cadeia:
A regra da cadeia é uma regra fundamental da diferenciação que permite calcular a derivada de uma função composta. Se temos uma função que é função de e é uma função de então a derivada de em relação a é dada pelo produto das derivadas de em relação a e de em relação a Matematicamente, isso pode ser expresso como:
Essa é a regra que usamos para encontrar a primeira derivada de em relação a
Regra do Produto:
A regra do produto é uma regra que nos permite derivar o produto de duas funções. Se temos duas funções e então a derivada do produto é dada por:
Essa regra é aplicada quando derivamos o produto na segunda etapa da resolução.
Aplicação da Regra da Cadeia para Derivadas de Segunda Ordem:
Na última etapa, estamos derivando a expressão novamente em relação a para encontrar Aqui, aplicamos a regra da cadeia mais uma vez, onde é tratado como uma função de e é tratado como uma função de
Passo 2
Para resolver esta questão, usaremos a regra da cadeia e aplicaremos a derivada segunda em relação a
Vamos começar:
Dado , queremos encontrar
Pela regra da cadeia, a primeira derivada de em relação a é:
Agora, derivamos essa expressão em relação a novamente para encontrar
Usando a regra do produto, derivamos
Aqui, aplicamos a regra da cadeia novamente.
A primeira parcela corresponde à derivada segunda de em relação a e a segunda parcela corresponde à derivada primeira de em relação a
Isso nos dá:
Bacana, não é? Responde Aí! 👀
Resposta
Demonstração.