Considere as funções $f$ e $g$

Funções seno, co-seno e tangente: Infinito 12 A - Parte 3 Pág. 126 Ex. 4

Enunciado

Considere as funções $f$ e $g$ de domínio $\mathbb{R}$, definidas por:

$$f(x) = \frac{4}{3} + 3{e^{(1 – x)}}$$

$$g(x) = 2\operatorname{sen} x – \cos x$$

Utilize métodos exclusivamente analíticos para responder às duas primeiras questões.

  1. Estude a função $f$ quanto à existência de assíntotas paralelas aos eixos coordenados.
  2. Resolva a equação $f(x) = g\left( {\frac{{5\pi }}{2}} \right)$ e apresente as soluções na forma $\ln \left( {ke} \right)$, em que $k$ é um número real positivo.
  3. Recorrendo à calculadora, determine as soluções inteiras da inequação $f(x) > g(x)$ no intervalo $\left[ {0,12} \right]$.
    Explique como procedeu e apresente, na sua resposta, os elementos recolhidos na utilização da calculadora: gráficos e coordenadas de alguns pontos (coordenadas arredondadas às décimas).

Resolução

Considere as funções $f$ e $g$ de domínio $\mathbb{R}$, definidas por:

$$f(x) = \frac{4}{3} + 3{e^{(1 – x)}}$$

$$g(x) = 2\operatorname{sen} x – \cos x$$

­

  1. Como a função $f$ é contínua em $\mathbb{R}$, o seu gráfico não admite qualquer assíntota vertical.
    Ora, $$\begin{array}{*{20}{l}}
    {\mathop {\lim }\limits_{x \to  – \infty } f(x)}& = &{\mathop {\lim }\limits_{x \to  – \infty } \left( {\frac{4}{3} + 3{e^{(1 – x)}}} \right)} \\
    {}& = &{ + \infty }
    \end{array}$$
    e $$\begin{array}{*{20}{l}}
    {\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } f(x)}& = &{\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } \left( {\frac{4}{3} + 3{e^{(1 – x)}}} \right)} \\
    {}& = &{\frac{4}{3} + 3 \times \underbrace {\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } {e^{(1 – x)}}}_0} \\
    {}& = &{\frac{4}{3}}
    \end{array}$$
    Logo, o gráfico de $f$ apenas admite uma assíntota horizontal, de equação $y = \frac{4}{3}$, quando ${x \to  + \infty }$.
    ­
  2. Ora,
    $$\begin{array}{*{20}{l}}
    {f(x) = g\left( {\frac{{5\pi }}{2}} \right)}& \Leftrightarrow &{\frac{4}{3} + 3{e^{(1 – x)}} = 2\operatorname{sen} \frac{{5\pi }}{2} – \cos \frac{{5\pi }}{2}} \\
    {}& \Leftrightarrow &{\frac{4}{3} + 3{e^{(1 – x)}} = 2 \times 1 – 0} \\
    {}& \Leftrightarrow &{4 + 9{e^{(1 – x)}} = 6} \\
    {}& \Leftrightarrow &{{e^{(1 – x)}} = \frac{2}{9}} \\
    {}& \Leftrightarrow &{1 – x = \ln \frac{2}{9}} \\
    {}& \Leftrightarrow &{x = 1 – \ln \frac{2}{9}} \\
    {}& \Leftrightarrow &{x = \ln e + \ln \frac{9}{2}} \\
    {}& \Leftrightarrow &{x = \ln \left( {\frac{9}{2}e} \right)}
    \end{array}$$
    ­
  3. Como $f(x) > g(x) \Leftrightarrow f(x) – g(x) > 0$, optou-se por definir ${f_3}(x) = f(x) – g(x)$ e considerar a inequação ${f_3}(x) > 0$. Estabelecida a correspondente representação gráfica e a determinação das coordenadas de alguns pontos significativos, conclui-se que as soluções inteiras da inequação $f(x) > g(x)$ no intervalo $\left[ {0,12} \right]$ são: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11 e 12.
    ­

You may also like...

Deixe um comentário

O seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios marcados com *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.