Enunciado

Obtenha gráficos de f que revelem todos os aspectos importantes da curva. Em particular você deve usar os gráficos de f ' e f ' ' para estimar os intervalos de crescimento e decrescimento, valores extremos, intervalos de concavidade e pontos de inflexão.

f x = x 2 - 4 x + 7 cos ⁡ x ,                         - 4 ≤ x ≤ 4

Passo 1

Bom galera, nesse exercício queremos tirar conclusões e estimar propriedades importantes das funções com base em um gráfico previamente feito. As principais propriedades que queremos estimar são os intervalos de crescimento e decrescimento, valores extremos, intervalos de concavidade e pontos de inflexão. Para isso, iremos primeiramente derivar nossa função duas vezes e com base na análise do gráfico da primeira e da segunda derivada podemos concluir e estimar a respeito da função.

Passo 2

Bom galera, primeiramente iremos encontrar a primeira e a segunda derivada da nossa função para assim fazer o gráfico da função e das suas derivadas. Isso é importante pois ao analisar o gráfico da primeira derivada podemos tirar informações a respeito dos valores de máximo e mínimo local e também podemos estimar os intervalos de crescimento e decrescimento. Ao analisar o gráfico da segunda derivada podemos estimar o intervalo de concavidade e os pontos de inflexão. Derivando f ( x ) , temos

f ' x = 2 x - 4 - 7 s e n   x

Derivando f ' ( x ) , temos

f ' ' x = 2 - 7 cos ⁡ x

Passo 3

Podemos então gerar os seguintes gráficos

f ( x )

f ' ( x )

f ' ' ( x )

Com base no gráfico de f ' ( x ) , podemos encontrar o intervalo de decrescimento e crescimento. Para isso, devemos ver onde o gráfico de f ' ( x ) é menor que zero. Assim, o intervalo de decrescimento é ( - 1.2 ,   - 4 ) e o intervalo de crescimento é ( - 4 ,   - 1.2 ) e ( 0 ,   4 ) . Podemos ver ao olhar pro gráfico também os valores de máximo e mínimo, que estão em ( - 1.2 ,   0.14 ) para o valor de mínimo e não há valor de máximo.

Com base no gráfico de f ' ' ( x ) , podemos estimar os intervalos de concavidade. Para isso, devemos ver onde o gráfico de f ' ' ( x ) é maior que zero, que é onde a concavidade é para cima. Assim, a nossa função possui concavidade para cima em ( 0 ,   4 ) e concavidade para baixo em ( 0 ,   - 4 ) . Podemos ver também que não há ponto de inflexão.

Resposta

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