Thomas 11ed , Capítulo 14 , Seção 14.5 , Exercício 31

Índice do Banco de Exercícios de Cálculo 3 -> Derivadas direcionais e vetor gradiente

Enunciado

Exercício 31

A derivada de f(x, y) em P[0] na direção (1, 1) é 2*sqrt(2) e na direção de (0, -2) é -3. Qual é a derivada de f na direção de (-1, -2)? Justifique sua resposta.

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Solução

Indique por grad*f(P) o vetor gradiente de f(x, y) no ponto P = (x, y), por u o vetor unitário na direção do vetor (1, 1), por v o vetor unitário na direção do vetor (0, -2) e, finalmente, indique por w o vetor unitário na direção do vetor (-1, -2).

Com essa notação, os dados do problema são que < grad*f(P[0]), > = 2*sqrt(2) e < grad*f(P[0]), > = -3 , onde < a, b > denota o produto escalar entre a e b. A partir desse dados deve-se calcular o valor de <grad*f(P[0]),>. Para isso, usando os dados do problema e a definição do produto escalar, tem-se que

Diff(f(P[0]),x)/sqrt(2)+Diff(f(P[0]),y)/sqrt(2)``

Diff(f(P[0]),x)*`0`-Diff(f(P[0]),y)

o que é um sistema de duas equações em que as incógnitas são as derivadas parciais de f(x, y) no ponto P[0] . Resolvendo esse sistema, obtém-se os valores

Diff(f(P[0]),x)

Diff(f(P[0]),y)

Com esses valores pode-se calcular a derivada direcional de f(x, y) no ponto P[0] em qualquer direção. Por exemplo, na direção do vetor w , tem-se

-Diff(f(P[0]),x)/sqrt(5)-2*Diff(f(P[0]),y)/sqrt(5)

que é a solução do problema.


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Natália de Azevedo


Publicado em: 30/04/2007
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