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% (find-LATEX "2022-1-C2-der-fun-inv.tex") % (defun c () (interactive) (find-LATEXsh "lualatex -record 2022-1-C2-der-fun-inv.tex" :end)) % (defun C () (interactive) (find-LATEXsh "lualatex 2022-1-C2-der-fun-inv.tex" "Success!!!")) % (defun D () (interactive) (find-pdf-page "~/LATEX/2022-1-C2-der-fun-inv.pdf")) % (defun d () (interactive) (find-pdftools-page "~/LATEX/2022-1-C2-der-fun-inv.pdf")) % (defun e () (interactive) (find-LATEX "2022-1-C2-der-fun-inv.tex")) % (defun o () (interactive) (find-LATEX "2022-1-C2-der-fun-inv.tex")) % (defun u () (interactive) (find-latex-upload-links "2022-1-C2-der-fun-inv")) % (defun v () (interactive) (find-2a '(e) '(d))) % (defun d0 () (interactive) (find-ebuffer "2022-1-C2-der-fun-inv.pdf")) % (defun cv () (interactive) (C) (ee-kill-this-buffer) (v) (g)) % (code-eec-LATEX "2022-1-C2-der-fun-inv") % (find-pdf-page "~/LATEX/2022-1-C2-der-fun-inv.pdf") % (find-sh0 "cp -v ~/LATEX/2022-1-C2-der-fun-inv.pdf /tmp/") % (find-sh0 "cp -v ~/LATEX/2022-1-C2-der-fun-inv.pdf /tmp/pen/") % (find-xournalpp "/tmp/2022-1-C2-der-fun-inv.pdf") % file:///home/edrx/LATEX/2022-1-C2-der-fun-inv.pdf % file:///tmp/2022-1-C2-der-fun-inv.pdf % file:///tmp/pen/2022-1-C2-der-fun-inv.pdf % http://angg.twu.net/LATEX/2022-1-C2-der-fun-inv.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 {UbExpr1,UbExpr2,RAng1,RAngFormulas1}.lua ~/LATEX/") % (find-CN-aula-links "2022-1-C2-der-fun-inv" "2" "c2m221dfi" "c2df") % «.defs» (to "defs") % «.defs-DFIs» (to "defs-DFIs") % «.title» (to "title") % «.introducao» (to "introducao") % «.exercicio-1» (to "exercicio-1") % «.exercicio-1-resps» (to "exercicio-1-resps") % «.demonstracao-complicada» (to "demonstracao-complicada") % «.o-jogo» (to "o-jogo") % % «.djvuize» (to "djvuize") % <videos> % Video (not yet): % (find-ssr-links "c2m221dfi" "2022-1-C2-der-fun-inv") % (code-eevvideo "c2m221dfi" "2022-1-C2-der-fun-inv") % (code-eevlinksvideo "c2m221dfi" "2022-1-C2-der-fun-inv") % (find-c2m221dfivideo "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 "RAngFormulas1.lua" -- (find-LATEX "RAngFormulas1.lua") %L Pict2e.__index.suffix = "%" \pu \def\pictgridstyle{\color{GrayPale}\linethickness{0.3pt}} \def\pictaxesstyle{\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\rq{\ColorRed{?}} \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-DFIs» (to ".defs-DFIs") % (c2m221dfip 3 "defs-DFIs") % (c2m221dfia "defs-DFIs") \def\realeqnp#1{\overset{\scriptscriptstyle(#1)}{=}} \def\eqnp{\realeqnp} \def\eqnp#1{=} \sa{DFI sem parenteses}{ \begin{array}{lrcl} \text{Se:} & f(g(x)) &\eqnp{1}& x \\ \text{Então:} & \ddx f(g(x)) &\eqnp{2}& \ddx x \\ &&\eqnp{3}& 1 \\ & \ddx f(g(x)) &\eqnp{4}& f'(g(x))g'(x) \\ & f'(g(x))g'(x) &\eqnp{5}& 1 \\ & g'(x) &\eqnp{6}& \D \frac{1}{f'(g(x))} \\ \end{array}} \sa{DFI com parenteses}{\left( \ga{DFI sem parenteses} \right)} \sa{[DFI]}{\ensuremath{[\text{DFI}]}} \sa{DFI- sem parenteses}{ \begin{array}{lrcl} \text{Se:} & f(g(x)) &\eqnp{1}& x \\ \text{Então:} & g'(x) &\eqnp{6}& \D \frac{1}{f'(g(x))} \\ \end{array}} \sa{DFI- com parenteses}{\left( \ga{DFI- sem parenteses} \right)} \sa{[DFI-]}{\ensuremath{[\text{DFI}^-]}} % _____ _ _ _ % |_ _(_) |_| | ___ _ __ __ _ __ _ ___ % | | | | __| |/ _ \ | '_ \ / _` |/ _` |/ _ \ % | | | | |_| | __/ | |_) | (_| | (_| | __/ % |_| |_|\__|_|\___| | .__/ \__,_|\__, |\___| % |_| |___/ % % «title» (to ".title") % (c2m221dfip 1 "title") % (c2m221dfia "title") \thispagestyle{empty} \begin{center} \vspace*{1.2cm} {\bf \Large Cálculo 2 - 2022.1} \bsk Aula 28: a derivada da função inversa \bsk Eduardo Ochs - RCN/PURO/UFF \url{http://angg.twu.net/2022.1-C2.html} \end{center} \newpage % «introducao» (to ".introducao") % (c2m221dfip 2 "introducao") % (c2m221dfia "introducao") {\bf Introdução} \scalebox{0.45}{\def\colwidth{11cm}\firstcol{ No curso de Cálculo 1 você deve ter visto uma fórmula para a derivada da função inversa, e você deve ter visto que ela é sempre apresentada com certas ``hipóteses''... tipo: ``se as condições tais e tais são obedecidas então a derivada da função inversa é dada por esta formula aqui: [bla]'' --- e fica implícito que quando essas condições não são obedecidas a fórmula pode dar resultados errados. Dê uma olhada em: \ssk {\scriptsize % (find-books "__analysis/__analysis.el" "miranda") % (find-dmirandacalcpage 90 "3.6 Derivada da Função Inversa") % http://hostel.ufabc.edu.br/~daniel.miranda/calculo/calculo.pdf#page=90 \url{http://hostel.ufabc.edu.br/~daniel.miranda/calculo/calculo.pdf\#page=90} % https://en.wikipedia.org/wiki/Inverse_function_rule % https://en.wikipedia.org/wiki/Integral_of_inverse_functions \url{https://en.wikipedia.org/wiki/Inverse_function_rule} } \msk Nós vimos --- por alto --- que existe uma versão do TFC1 pra funções contínuas e uma outra, bem mais complicada, pra funções com descontinuidades... e vimos que o TFC2 também tem várias versões, e vimos que em muitas situações nós podemos fazer todas as contas que nos interessam sem dizer explicitamente quais são os domínios das nossas funções; se for necessário dizer os domínios nós podemos descobrir os domínios certos no final, depois de fazer todas as contas. \msk Em Cálculo 2 e Cálculo 3 é comum a gente fazer as contas primeiro e só colocar os domínios e as ``condições necessárias'' no final. Neste PDF eu vou fazer uma versão extrema disso: eu vou considerar que vocês só vão ser capazes de entender bem as condições necessárias quando tiverem bastante prática com as contas, então a gente vai sempre começar ``chutando'' que as contas funcionam e ``testando'' elas depois. }\anothercol{ Nós vamos usar esta versão aqui da demonstração da fórmula da derivada da função inversa (``DFI''): % $$\ga{DFI sem parenteses}$$ O modo natural de numerar cada uma das igualdades dela é este: % $$\def\eqnp{\realeqnp} \ga{DFI sem parenteses} $$ Por enquanto estamos fingindo que os domínios não importam e que as nossas funções são deriváveis ``onde precisar''. \msk Se $f:A→B$ e $g:B→A$ então ``$f$ e $g$ são inversas'' quer dizer: % $$\begin{array}{cc} & ∀a∈A.\;g(f(a)) = a \\ \text{e} & ∀b∈B.\;f(g(b)) = b \\ \end{array} $$ A linha ``Se: $f(g(x))=x$'' diz que a nossa única hipótese \ColorRed{explícita} é que $∀x∈\dom(g). f(g(x))=x$... }} \newpage % «exercicio-1» (to ".exercicio-1") % (c2m221dfip 3 "exercicio-1") % (c2m221dfia "exercicio-1") {\bf Exercício 1.} \scalebox{0.55}{\def\colwidth{12cm}\firstcol{ Sejam: % $$\begin{array}{rcl} \ga{[DFI]} &=& \ga{DFI com parenteses} \\ \\[-5pt] \ga{[DFI-]} &=& \ga{DFI- com parenteses} \\ \end{array} $$ Repare que \ga{[DFI]} é a demonstração da fórmula da derivada da função inversa e \ga{[DFI-]} é só a fórmula da derivada da função inversa, sem a demonstração toda... e, de novo, lembre que eu vou usar uma versão muito reduzida das condições necessárias pra essa fórmula valer. Diga os resultados das substituições abaixo. \bsk a) $\ga{[DFI]} \bmat{f(y) := e^y \\ f'(y) := e^y \\ g(x) := \ln x \\ g'(x) := \ln' x \\ } = \rq$ }\anothercol{ \def\Sqrt{\text{sqrt}} b) $\ga{[DFI-]} \bmat{f (y) := y^2 \\ f'(y) := 2y \\ g (x) := \Sqrt(x) \\ g'(x) := \Sqrt'(x) \\ } = \rq $ \msk c) $\ga{[DFI-]} \bmat{f (y) := \sen y \\ f'(y) := \cos y \\ g (x) := \arcsen(x) \\ g'(x) := \arcsen'(x) \\ } = \rq $ \msk d) $\ga{[DFI-]} \bmat{x := s \\ f (θ) := \sen θ \\ f'(θ) := \cos θ \\ g (s) := \arcsen(s) \\ g'(s) := \arcsen'(s) \\ } = \rq $ \msk e) $\ga{[DFI-]} \bmat{x := c\\ f (θ) := \cos θ \\ f'(θ) := -\sen θ \\ g (c) := \cos^{-1}(c) \\ g'(c) := (\cos^{-1})'(c) \\ } = \rq $ \bsk Repare que no item (b) eu usei `$\Sqrt(x)$' ao invés de `$\sqrt{x}$'... isso é porque não há uma notação boa pra derivada da raiz quadrada. }} \newpage % «exercicio-1-resps» (to ".exercicio-1-resps") % (c2m221dfip 4 "exercicio-1-resps") % (c2m221dfia "exercicio-1-resps") {\bf Exercício 1: respostas} \msk ...ainda não digitei! Mas veja este PDF: \ssk {\footnotesize % (c2m221dp1p 3 "underbraces") % (c2m221dp1a "underbraces") % http://angg.twu.net/LATEX/2022-1-C2-dicas-pra-P1.pdf \url{http://angg.twu.net/LATEX/2022-1-C2-dicas-pra-P1.pdf} } \ssk \newpage % «demonstracao-complicada» (to ".demonstracao-complicada") % (c2m221dfip 5 "demonstracao-complicada") % (c2m221dfia "demonstracao-complicada") {\bf Uma demonstração complicada} \def\casespn#1#2{ \begin{cases} #1 & \text{quando $0<x$}, \\ #2 & \text{quando $x<0$} \\ \end{cases}} % (c2m212intsp 8 "dfi") % (c2m212intsa "dfi") \def\eqnp#1{=} \def\eqnp{\realeqnp} \scalebox{0.55}{\def\colwidth{11cm}\firstcol{ $$\begin{array}{rcl} \exp(\ln(x)) &\eqnp1& x \\ \ln' x &\eqnp2& 1/\exp'(\ln(x)) \\ &\eqnp3& 1/\exp(\ln(x)) \\ &\eqnp4& 1/x \\ \ddx f(g(x)) &\eqnp5& f'(g(x))g'(x) \\ \ddx \ln(-x) &\eqnp6& \ln'(-x)·-1 \\ &\eqnp7& 1/(-x)·-1 \\ &\eqnp8& 1/x \\ \ln|x| &\eqnp9& \casespn{\ln x}{\ln -x} \\ \ddx \ln|x| &\eqnp{10}& \ddx \casespn{\ln x}{\ln -x} \\ &\eqnp{11}& \casespn{\ddx \ln x}{\ddx \ln -x} \\ &\eqnp{12}& \casespn{1/x}{1/x} \\ &\eqnp{13}& 1/x \\ 1/x &\eqnp{14}& \ddx \ln|x| \\ \D \Intx{a}{b}{\frac1x} &\eqnp{15}& \D \difx{a}{b}{\big( \ln|x| \big)} \\ \end{array} $$ }\anothercol{ }} \newpage % «o-jogo» (to ".o-jogo") % (c2m221dfip 4 "o-jogo") % (c2m221dfia "o-jogo") {\bf Outro jogo} % (c2m221isp 10 "exercicio-2-dica") % (c2m221isa "exercicio-2-dica") \scalebox{0.5}{\def\colwidth{11.5cm}\firstcol{ No final de maio nós usamos um jogo pra debugar representações gráficas... esse aqui: \ssk {\footnotesize % (c2m221isp 10) % http://angg.twu.net/LATEX/2022-1-C2-infs-e-sups.pdf#page=10 \url{http://angg.twu.net/LATEX/2022-1-C2-infs-e-sups.pdf\#page=10} } \ssk Agora nós vamos fazer algo parecido pra debugar {\sl demonstrações}. Nesse jogo novo os objetivos do jogador $O$ vão ser 1) garantir que o jogador $P$ sabe justificar cada passo da demonstração que ele propôs, e 2) ajudar o jogador $P$ a decobrir erros, 3) ajudar o jogador $P$ a descobrir passos da demonstração que são saltos ``grandes demais'', e que ficariam mais claros se fosses reescritos como vários sub-passos. \bsk {\sl Falta digitar isso aqui!} \msk Os exemplos de jogadas que eu pus no quadro em 30/jun/2022 foram estes: \msk % (find-pdf-page "~/2022.1-C2/C2-quadros.pdf" 42) $O$: Porque $\realeqnp{2}$? $P$: Pela \ga{[DFI]}. $O$: Qual caso particular da \ga{[DFI]}? $P$: (Aqui o jogador $P$ responde mostrando uma substituição em detalhes: o resultado do exercício 1a) $O$: Porque $\realeqnp{4}$? $P$: Por $\exp(\ln(x))=x$ --- portanto $1/\exp(\ln(x))=1/x$. }\anothercol{ {\bf Exercício 2.} \ssk a) Justifique a igualdade $\realeqnp{5}$. Obs: aqui você pode responder com o nome de uma fórmula bem conhecida. Alguém que não lembre essa fórmula bem pode pesquisar ela pelo nome e encontrar várias explicações grandes sobre ela, {\sl usando várias notações diferentes}, em livros e na internet. \ssk b) Justifique $\realeqnp{6}$. c) Justifique $\realeqnp{7}$. d) Justifique $\realeqnp{12}$. \ssk e) Justifique $\realeqnp{15}$. Dicas: 1) a igualdade $\realeqnp{15}$ é consequência da igualdade $\realeqnp{14}$; 2) aqui você vai ter que usar o TFC2! Encontre um enunciado do TFC2 em algum lugar e mostre qual é a substituição que você tem que usar pra obter $\realeqnp{15}$ a partir de $\realeqnp{14}$. \bsk \sa{RM}{\ensuremath{[\text{RM}]}} O item (f) abaixo é bem mais difícil --- mas os livros fazem passos desse tipo a beça... $\frown$ \ssk f) A igualdade $\realeqnp{11}$ é consequência de uma ``regra misteriosa'', \ga{RM}, que é ``óbvia''. Digamos que: % $$\ga{RM} \; = \; \left(\ddx \begin{cases} f(x) & \text{quando $P(x)$} \\ g(x) & \text{quando $Q(x)$} \\ \end{cases} = \rq \right) $$ Descubra qual é o `$\rq$' certo e descubra qual é a substituição $\ga{RM}\,[??] = ???$ que justifica $\realeqnp{11}$. }} \newpage \sa{[DFI]}{{ \sa{Mul(fp(g(x)),gp(x))}{f'(g(x)) · g'(x)} \sa{f(g(x))}{f(g(x))} \sa{fp(g(x))}{f'(g(x))} \sa{gp(x)}{g'(x)} \sa{x}{x} \begin{array}{lrcl} \text{Se:} & \ga{f(g(x))} &\eqnp{1}& \ga{x} \\ \text{Então:} & \frac{d}{d\ga{x}} \ga{f(g(x))} &\eqnp{2}& \frac{d}{d\ga{x}} \ga{x} \\ &&\eqnp{3}& 1 \\ & \frac{d}{d\ga{x}} \ga{f(g(x))} &\eqnp{4}& \ga{Mul(fp(g(x)),gp(x))} \\ & \ga{Mul(fp(g(x)),gp(x))} &\eqnp{5}& 1 \\ & \ga{gp(x)} &\eqnp{6}& \D \frac{1}{\ga{fp(g(x))}} \\ \end{array} }} \sa{[DFI][S1]}{{ \sa{Mul(fp(g(x)),gp(x))}{f'(\ln(x)) · g'(x)} \sa{f(g(x))}{e^{g(x)}} \sa{fp(g(x))}{f'(\ln(x))} \sa{gp(x)}{g'(x)} \sa{x}{x} \begin{array}{lrcl} \text{Se:} & \ga{f(g(x))} &\eqnp{1}& \ga{x} \\ \text{Então:} & \frac{d}{d\ga{x}} \ga{f(g(x))} &\eqnp{2}& \frac{d}{d\ga{x}} \ga{x} \\ &&\eqnp{3}& 1 \\ & \frac{d}{d\ga{x}} \ga{f(g(x))} &\eqnp{4}& \ga{Mul(fp(g(x)),gp(x))} \\ & \ga{Mul(fp(g(x)),gp(x))} &\eqnp{5}& 1 \\ & \ga{gp(x)} &\eqnp{6}& \D \frac{1}{\ga{fp(g(x))}} \\ \end{array} }} $$\ga{[DFI]}$$ $$\ga{[DFI][S1]}$$ \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-der-fun-inv veryclean make -f 2019.mk STEM=2022-1-C2-der-fun-inv pdf % Local Variables: % coding: utf-8-unix % ee-tla: "c2df" % ee-tla: "c2m221dfi" % End: