Warning: this is an htmlized version!
The original is here, and the conversion rules are here. |
% (find-LATEX "2022-1-C2-VSA.tex") % (defun c () (interactive) (find-LATEXsh "lualatex -record 2022-1-C2-VSA.tex" :end)) % (defun C () (interactive) (find-LATEXsh "lualatex 2022-1-C2-VSA.tex" "Success!!!")) % (defun D () (interactive) (find-pdf-page "~/LATEX/2022-1-C2-VSA.pdf")) % (defun d () (interactive) (find-pdftools-page "~/LATEX/2022-1-C2-VSA.pdf")) % (defun e () (interactive) (find-LATEX "2022-1-C2-VSA.tex")) % (defun o () (interactive) (find-LATEX "2022-1-C2-VSA.tex")) % (defun u () (interactive) (find-latex-upload-links "2022-1-C2-VSA")) % (defun v () (interactive) (find-2a '(e) '(d))) % (defun d0 () (interactive) (find-ebuffer "2022-1-C2-VSA.pdf")) % (defun cv () (interactive) (C) (ee-kill-this-buffer) (v) (g)) % (code-eec-LATEX "2022-1-C2-VSA") % (find-pdf-page "~/LATEX/2022-1-C2-VSA.pdf") % (find-sh0 "cp -v ~/LATEX/2022-1-C2-VSA.pdf /tmp/") % (find-sh0 "cp -v ~/LATEX/2022-1-C2-VSA.pdf /tmp/pen/") % (find-xournalpp "/tmp/2022-1-C2-VSA.pdf") % file:///home/edrx/LATEX/2022-1-C2-VSA.pdf % file:///tmp/2022-1-C2-VSA.pdf % file:///tmp/pen/2022-1-C2-VSA.pdf % http://angg.twu.net/LATEX/2022-1-C2-VSA.pdf % (find-LATEX "2019.mk") % (find-sh0 "cd ~/LUA/; cp -v Pict2e1.lua Pict2e1-1.lua Piecewise1.lua ~/LATEX/") % (find-sh0 "cd ~/LUA/; cp -v Pict2e1.lua Pict2e1-1.lua Pict3D1.lua ~/LATEX/") % (find-sh0 "cd ~/LUA/; cp -v C2Subst1.lua C2Formulas1.lua ~/LATEX/") % (find-sh0 "cd ~/LUA/; cp -v Lazy5.lua Pict2e1.lua Verbatim1.lua ~/LATEX/") % (find-CN-aula-links "2022-1-C2-VSA" "2" "c2m221vsa" "c2vs") % «.defs» (to "defs") % «.defs-T-and-B» (to "defs-T-and-B") % «.title» (to "title") % «.questao-1» (to "questao-1") % «.questao-1-gab» (to "questao-1-gab") % «.questao-2» (to "questao-2") % «.questao-2-gab» (to "questao-2-gab") % % «.djvuize» (to "djvuize") % <videos> % Video (not yet): % (find-ssr-links "c2m221vsa" "2022-1-C2-VSA") % (code-eevvideo "c2m221vsa" "2022-1-C2-VSA") % (code-eevlinksvideo "c2m221vsa" "2022-1-C2-VSA") % (find-c2m221vsavideo "0:00") \documentclass[oneside,12pt]{article} \usepackage[colorlinks,citecolor=DarkRed,urlcolor=DarkRed]{hyperref} % (find-es "tex" "hyperref") \usepackage{amsmath} \usepackage{amsfonts} \usepackage{amssymb} \usepackage{pict2e} \usepackage[x11names,svgnames]{xcolor} % (find-es "tex" "xcolor") \usepackage{colorweb} % (find-es "tex" "colorweb") %\usepackage{tikz} % % (find-dn6 "preamble6.lua" "preamble0") %\usepackage{proof} % For derivation trees ("%:" lines) %\input diagxy % For 2D diagrams ("%D" lines) %\xyoption{curve} % For the ".curve=" feature in 2D diagrams % \usepackage{edrx21} % (find-LATEX "edrx21.sty") \input edrxaccents.tex % (find-LATEX "edrxaccents.tex") \input edrx21chars.tex % (find-LATEX "edrx21chars.tex") \input edrxheadfoot.tex % (find-LATEX "edrxheadfoot.tex") \input edrxgac2.tex % (find-LATEX "edrxgac2.tex") %\usepackage{emaxima} % (find-LATEX "emaxima.sty") % %\usepackage[backend=biber, % style=alphabetic]{biblatex} % (find-es "tex" "biber") %\addbibresource{catsem-slides.bib} % (find-LATEX "catsem-slides.bib") % % (find-es "tex" "geometry") \usepackage[a6paper, landscape, top=1.5cm, bottom=.25cm, left=1cm, right=1cm, includefoot ]{geometry} % \begin{document} \catcode`\^^J=10 \directlua{dofile "dednat6load.lua"} % (find-LATEX "dednat6load.lua") %%L dofile "Piecewise1.lua" -- (find-LATEX "Piecewise1.lua") %%L dofile "QVis1.lua" -- (find-LATEX "QVis1.lua") %%L dofile "Pict3D1.lua" -- (find-LATEX "Pict3D1.lua") %%L dofile "C2Formulas1.lua" -- (find-LATEX "C2Formulas1.lua") %L dofile "Lazy5.lua" -- (find-LATEX "Lazy5.lua") %L dofile "2022-1-C2-P2.lua" -- (find-LATEX "2022-1-C2-P2.lua") %L Pict2e.__index.suffix = "%" \pu \def\pictgridstyle{\color{GrayPale}\linethickness{0.3pt}} \def\pictaxesstyle{\linethickness{0.5pt}} \def\pictnaxesstyle{\color{GrayPale}\linethickness{0.5pt}} \celllower=2.5pt % «defs» (to ".defs") % (find-LATEX "edrx21defs.tex" "colors") % (find-LATEX "edrx21.sty") \def\u#1{\par{\footnotesize \url{#1}}} \def\drafturl{http://angg.twu.net/LATEX/2022-1-C2.pdf} \def\drafturl{http://angg.twu.net/2022.1-C2.html} \def\draftfooter{\tiny \href{\drafturl}{\jobname{}} \ColorBrown{\shorttoday{} \hours}} % «defs-T-and-B» (to ".defs-T-and-B") % (c3m202p1p 6 "questao-2") % (c3m202p1a "questao-2") \long\def\ColorOrange#1{{\color{orange!90!black}#1}} \def\T(Total: #1 pts){{\bf(Total: #1)}} \def\T(Total: #1 pts){{\bf(Total: #1 pts)}} \def\T(Total: #1 pts){\ColorRed{\bf(Total: #1 pts)}} \def\B (#1 pts){\ColorOrange{\bf(#1 pts)}} \def\eqnp {\eqnpfull} \def\lac {▁▁} \def\lac {{\color{Red3}{▁}}} % _____ _ _ _ % |_ _(_) |_| | ___ _ __ __ _ __ _ ___ % | | | | __| |/ _ \ | '_ \ / _` |/ _` |/ _ \ % | | | | |_| | __/ | |_) | (_| | (_| | __/ % |_| |_|\__|_|\___| | .__/ \__,_|\__, |\___| % |_| |___/ % % «title» (to ".title") % (c2m221vsap 1 "title") % (c2m221vsaa "title") \thispagestyle{empty} \begin{center} \vspace*{1.2cm} {\bf \Large Cálculo 2 - 2022.1} \bsk VS aberta (VSA) \bsk Eduardo Ochs - RCN/PURO/UFF \url{http://angg.twu.net/2022.1-C2.html} \end{center} \newpage % ___ _ _ % / _ \ _ _ ___ ___| |_ __ _ ___ / | % | | | | | | |/ _ \/ __| __/ _` |/ _ \ | | % | |_| | |_| | __/\__ \ || (_| | (_) | | | % \__\_\\__,_|\___||___/\__\__,_|\___/ |_| % % «questao-1» (to ".questao-1") % (c2m221vsap 2 "questao-1") % (c2m221vsaa "questao-1") % (find-angg ".emacs" "c2-2019-1") % (find-angg ".emacs" "c2-2019-2") % (c2m192p1p 4 "gabarito") % (c2m192p1a "gabarito") %L ang("_", [[ %L \begin{array}{rcll} %L <EDOLG_> &=& <EDOLG> \\ %L \end{array} %L ]]):sa("EDOLG="):output() \pu {\bf Questão 1} \sa{[ECS]}{\CFname{ECS}{}} \def\ECSn#1{\CFname{ECS}{_{#1}}} \scalebox{0.42}{\def\colwidth{12.5cm}\firstcol{ \vspace*{-0.25cm} \T(Total: 3.0 pts) Esta questão é continuação das questões sobre EDOs de 2a ordem (``lineares, com coeficientes constantes, etc, etc...'') que eu pus na P2 e na VR. Quando eu puser essa prova na página do curso eu vou colocar links pra essas questões. \msk Em todas as questões desta prova uma lacuna como $\lac$ quer dizer ``aqui vai ter um número mas eu não posso dizer qual é -- você vai ter que descobrir ele''... por exemplo, $e^{\lac x}$ pode ser $e^{42 x}$, $e^{-200 x}$, ou outras coisas assim. \msk Sejam: \msk $\ga{[ECS]} = \left( \begin{array}{rcl} e^{iθ} &=& \cos θ + i\senθ\\ \sen -θ &=& -\sen θ \\ \cos -θ &=& -\cos θ \\ e^{-iθ} &=& \cos -θ + i\sen-θ\\ &=& \cos -θ - i\sen θ\\ &=& \cos θ - i\sen θ\\ e^{iθ}+e^{-iθ} &=& 2\cos θ \\ e^{iθ}-e^{-iθ} &=& 2i\sen θ \\ \cos θ & \eqnp{9}& \frac1 2 (e^{iθ} + e^{-iθ}) \\ \sen θ &\eqnp{10}& \frac1{2i}(e^{iθ} - e^{-iθ}) \\ \cos kθ &\eqnp{11}& \frac1 2 (e^{ikθ} + e^{-ikθ}) \\ \sen kθ &\eqnp{12}& \frac1{2i}(e^{ikθ} - e^{-ikθ}) \\ e^{(α+βi)θ} + e^{(α-βi)θ} &=& e^α (e^{βiθ} + e^{-βiθ}) \\ &=& 2 \, e^α \cos βθ \\ e^{(α+βi)θ} - e^{(α-βi)θ} &=& e^α (e^{βiθ} - e^{-βiθ}) \\ &=& 2i \, e^α \cos βθ \\ \end{array} \right) $ \bsk $\ga{EDOLG=}$ }\anothercol{ Eu vou usar notações como $\ECSn{9}$ e $\ECSn{13..14}$ pra me referir a linhas individuais e a sequências contíguas de linhas do $\ga{[ECS]}$. Todas as linhas são fáceis de demonstrar a partir da $\ECSn{1}$, mas muita gente tinha dificuldade em passar das igualdades (9) e (10) pras (11) e (12), porque isso precisa de uma substituição como $[θ:=kθ]$. A $\ECSn{1}$ é complicada de demonstrar -- nos semestres ``normais'' a gente via uma introdução a séries de Taylor pra se convencer de que a $\ECSn{1}$ é verdade, mas a gente não via uma demonstração formal da $\ECSn{1}$. \bsk a) \B(0.2 pts) Calcule o resultado da substituição % $$\CFname{EDOLG}{} \bmat{α:=-2+10i \\ β:=-2-10i} $$ e chame-o de $\CFname{E}{_1}$. \bsk b) \B(2.8 pts) As idéias da $\ga{[ECS]}$ devem indicar que existe uma função da forma $g_1(x) = e^{\lac x} \cos(\lac x)$ que é solução da EDO da primeira linha da resposta do seu item (a). Chame esta EDO de $(*)$ e verifique se a sua função $g_1(x)$ é solução da EDO $(*)$. Se não for chute outra função -- chame-a de $g_2(x)$ -- e veja se ela é solução da EDO $(*)$. Se ainda não for faça outro chute-e-teste, e repita. Lembre de NUNCA de apagar um chute-e-teste que não resolveu o seu problema original. }} % (find-LATEX "2022-1-C2-P2.lua" "edo-2a-ordem") \newpage % ___ _ _ _ % / _ \ _ _ ___ ___| |_ __ _ ___ / | __ _ __ _| |__ % | | | | | | |/ _ \/ __| __/ _` |/ _ \ | | / _` |/ _` | '_ \ % | |_| | |_| | __/\__ \ || (_| | (_) | | | | (_| | (_| | |_) | % \__\_\\__,_|\___||___/\__\__,_|\___/ |_| \__, |\__,_|_.__/ % |___/ % % «questao-1-gab» (to ".questao-1-gab") % (c2m221vsap 3 "questao-1-gab") % (c2m221vsaa "questao-1-gab") {\bf Questão 1: gabarito} %L ang("_", [[ %L \begin{array}{l} %L <EDOLG_> = <EDOLG> \\ \\[-5pt] %L <EVSA1_> = <EDOLG_><SVSA1> = \\ \\[-5pt] %L = <EVSA1> \\ \\[-5pt] %L = <EVSA2> \\ %L \end{array} %L ]]):sa("Questao 1a gab"):output() \pu \scalebox{0.42}{\def\colwidth{20cm}\firstcol{ \vspace*{0.0pt} $\ga{Questao 1a gab}$ \msk A última linha acima diz que $e^{2x}e^{-10ix}$ e $e^{2x}e^{10ix}$ são soluções da EDO $f''(x) -4f'(x) + 104f(x) = 0$. \quad $(*)$ Então $e^{2x}e^{-10ix} + e^{2x}e^{10ix} = e^{2x}(2 \cos 10x)$ também deve ser solução dessa EDO, e $e^{2x}\cos 10x$ também. Sejam $g(x) = e^{2x} \cos 10x$ e $h(x) = e^{2x} \sen 10x$. Daí: % $$\begin{array}{rcl} g'(x) &=& 2g(x) - 10h(x) \\ h'(x) &=& 2h(x) + 10g(x) \\ g''(x) &=& -96g(x) - 40h(x) \\ h''(x) &=& -96h(x) + 40g(x) \\ g''(x) -4g'(x) + 104g(x) &=& (-96g(x) - 40h(x)) -4(2g(x) - 10h(x)) + 104g(x) \\ &=& 0 \\ h''(x) -4h'(x) + 104h(x) &=& (-96h(x) + 40g(x)) -4(2h(x) + 10g(x)) + 104h(x) \\ &=& 0 \\ \end{array} $$ e portanto tanto $g(x)$ quanto $h(x)$ são soluções da EDO $(*)$. % (setq eepitch-preprocess-regexp "^") % (setq eepitch-preprocess-regexp "^%T ") % %T * (eepitch-maxima) %T * (eepitch-kill) %T * (eepitch-maxima) %T g : %e^(2*x) * cos(10*x); %T h : %e^(2*x) * sin(10*x); %T gx : diff(g, x); %T hx : diff(h, x); %T gxx : diff(gx, x); %T hxx : diff(hx, x); %T expand(gxx - 4 * gx + 104 * g); %T expand(hxx - 4 * hx + 104 * h); %T gx - (2*g -10*h); %T hx - (2*h +10*g); %T gxx - (-96*g - 40*h); %T hxx - (-96*h + 40*g); }\anothercol{ }} \newpage % ___ _ ____ % / _ \ _ _ ___ ___| |_ __ _ ___ |___ \ % | | | | | | |/ _ \/ __| __/ _` |/ _ \ __) | % | |_| | |_| | __/\__ \ || (_| | (_) | / __/ % \__\_\\__,_|\___||___/\__\__,_|\___/ |_____| % % «questao-2» (to ".questao-2") % (c2m221vsap 4 "questao-2") % (c2m221vsaa "questao-2") {\bf Questão 2} \def\TTT#1#2{ \left( \begin{array}{rcl} \sqrt{#1^2 - #2^2x^2 \mathstrut} &=& \sqrt{#1^2 - \frac{#1^2}{#1^2} #2^2x^2} \\ &=& \sqrt{#1^2 \left(1 - \frac{#2^2}{#1^2} x^2 \right)} \\ &=& \sqrt{#1^2 \mathstrut} \, \sqrt{1 - \frac{#2^2}{#1^2} x^2} \\ &=& #1 \, \sqrt{1 - \left(\frac{#2}{#1}x\right)^2} \\ \end{array} \right) } \scalebox{0.55}{\def\colwidth{10cm}\firstcol{ \vspace*{-0.25cm} \T(Total: 7.0 pts) Alguns livros ensinam substituição trigonométrica começando direto por casos complicados em que o ``termo malvado'' da integral é este: % $$\sqrt{α^2 - β^2x^2}$$ Seja: % $$\CFname{T}{} = \TTT{α}{β}$$ a) \B(0.2 pts) Calcule: % $$\CFname{T}{} \bmat{α:=2 \\ β:=3} $$ }\anothercol{ b) \B(2.8 pts) Digamos que a gente quer transformar esta integral % $$\intx{x^2\sqrt{4-9x^2}} \qquad (**) $$ numa mais simples usando substituição trigonométrica. Use o truque do item (a), o $\CFname{MV}{_2}$ e as idéias do gabarito da questão 1 da P2 pra transformar a $(**)$ em ``algo em $θ$''. \msk c) \B(4.0 pts) Digamos que $({*}{*}{*})$ é esta integral: % $$\intx{x^γ\sqrt{α^2-β^2x^2}^δ} \qquad ({*}{*}{*}) $$ Mostre que uma mudança de variável com $u=\frac{β}{α}x$ transforma esta integral numa da forma: % $$\lac \intx{u^{\lac} \left(\sqrt{1-u^2}\right)^{\lac}} $$ Dica: comece com o caso particular em que $γ=1$ e $δ=1$ e depois tente casos mais complicados. \msk {\sl Peçam dicas!!!} }} \newpage % ___ _ ____ _ % / _ \ _ _ ___ ___| |_ __ _ ___ |___ \ __ _ __ _| |__ % | | | | | | |/ _ \/ __| __/ _` |/ _ \ __) | / _` |/ _` | '_ \ % | |_| | |_| | __/\__ \ || (_| | (_) | / __/ | (_| | (_| | |_) | % \__\_\\__,_|\___||___/\__\__,_|\___/ |_____| \__, |\__,_|_.__/ % |___/ % «questao-2-gab» (to ".questao-2-gab") % (c2m221vsap 5 "questao-2-gab") % (c2m221vsaa "questao-2-gab") {\bf Questão 2: gabarito} \scalebox{0.6}{\def\colwidth{15cm}\firstcol{ a) $\CFname{T}{} \bmat{α:=2 \\ β:=3} \;=\; \TTT{2}{3}$ b) $\begin{array}{rcl} \intx{x^2 \sqrt{4-9x^2}} &=& \intx{x^2 \sqrt{2^2-3^2x^2}} \\ &=& \intx{x^2 · 2\sqrt{1-(\frac32 x)^2}} \\ &=& \intu{(\frac23u)^2 · 2\sqrt{1-u^2}·\frac23} \\ &=& \intu{(\frac23)^3·2· u^2\sqrt{1-u^2}} \\ &=& \frac{16}{27} \intu{u^2\sqrt{1-u^2}} \\ &=& \frac{16}{27} \intth{(\senθ)^2\sqrt{1-(\senθ)^2}·\cosθ} \\ &=& \frac{16}{27} \intth{(\senθ)^2\sqrt{(\cosθ)^2}·\cosθ} \\ &=& \frac{16}{27} \intth{(\senθ)^2\cosθ·\cosθ} \\ &=& \frac{16}{27} \intth{(\senθ)^2 (\cosθ)^2} \\ \end{array} $ \qquad $\begin{array}{c} \bsm{ u=\frac32x \\ x=\frac23u \\ du=\frac32dx \\ dx=\frac23du } \\ \\ \bsm{ u = \senθ \\ \frac{du}{dθ} = \cosθ \\ du = \cosθ\,dθ \\ } \end{array} $ }\anothercol{ }} \newpage {\bf Questão 2: gabarito (cont.)} \scalebox{0.6}{\def\colwidth{15cm}\firstcol{ c) $\begin{array}{rcl} \intx{x^γ\sqrt{α^2-β^2x^2}^δ} &=& \intx{x^γ\sqrt{α^2(1-\frac{β^2}{α^2}x^2)}^δ} \\ &=& \intx{x^γ\left(\sqrt{α^2(1-(\frac{β}{α}x)^2)}\right)^δ} \\ &=& \intx{x^γ\left(α\sqrt{(1-(\frac{β}{α}x)^2)}\right)^δ} \\ &=& α^γ \intx{x^γ\left(\sqrt{(1-(\frac{β}{α}x)^2)}\right)^δ} \\ &=& α^γ \intu{(\fracαβ u)^γ\left(\sqrt{(1-u^2)}\right)^δ · \fracαβ} \\ &=& α^γ (\fracαβ)^{γ+1} \intu{u^γ \sqrt{(1-u^2)}^δ} \\ \end{array} $ \qquad $\begin{array}{c} \bmat{ u=\fracβα x \\ x=\fracαβ u \\ du=\fracβα dx \\ dx=\fracαβ du } \end{array} $ }\anothercol{ }} \newpage \hspace*{-1cm} \includegraphics[width=13cm]{2022-1-C2/C2-VSA.pdf} {\footnotesize ($↑$ Vou digitar isso aqui depois!) } \newpage % (c2m221p2p 7 "subst-trig-gab") % (c2m221p2a "subst-trig-gab") {\bf Gabarito da questão 1 da P2} {\footnotesize (Com vários chutes e testes -- pra questão 2)} % (find-LATEX "2022-1-C2-P2.lua" "subst-trig") %L TRIGSOLUTION:sa("TRIGSOLUTION"):output() \pu \bsk $\scalebox{0.6}{$\ga{TRIGSOLUTION}$}$ %\printbibliography \GenericWarning{Success:}{Success!!!} % Used by `M-x cv' \end{document} % ____ _ _ % | _ \(_)_ ___ _(_)_______ % | | | | \ \ / / | | | |_ / _ \ % | |_| | |\ V /| |_| | |/ / __/ % |____// | \_/ \__,_|_/___\___| % |__/ % % «djvuize» (to ".djvuize") % (find-LATEXgrep "grep --color -nH --null -e djvuize 2020-1*.tex") % __ __ _ % | \/ | __ _| | _____ % | |\/| |/ _` | |/ / _ \ % | | | | (_| | < __/ % |_| |_|\__,_|_|\_\___| % % <make> * (eepitch-shell) * (eepitch-kill) * (eepitch-shell) # (find-LATEXfile "2019planar-has-1.mk") make -f 2019.mk STEM=2022-1-C2-VSA veryclean make -f 2019.mk STEM=2022-1-C2-VSA pdf % Local Variables: % coding: utf-8-unix % ee-tla: "c2vs" % ee-tla: "c2m221vsa" % End: