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Em cada exercício a seguir, é dada uma função cujo domínio é o conjunto dos números reais. Para cada um deles, esboce yn gráfico utilizando o teste da derivada segunda e indicando: pontos de máximo e mínimo (local e/ou global) e inflexão, se existirem, bem como os valores da função nesses pontos; ponto onde a curva cruza o eixo y; intervalos de crescimento/descrescimento e as taxas de crescimento/descrescimento da função, bem como o sinal da derivada primeira e segunda nesses intervalos.
f(x) = -x³ + 15x²


Sagot :

Oi Robson, tudo jóia?

Explicação geral ponto-a-ponto:

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1) Pontos de máximo e mínimo: f'(x) = 0

f'(x) = - 3x² + 30x

0 = - 3x² + 30x

0 = x(- 3x + 30)

{ x = 0 (A)

{ -3x + 30 = 0 -> { x = 10 (B)

A - Substituindo x = 0 em f''(x) = - 6x + 30:

f''(0) = - 6*0 + 30

f''(0) = 30 > 0

Como f''(0) > 0, a abscissa x = 0 corresponde a um mínimo local. Esse ponto de mínimo é:

f(x) = - x³ + 15x²

f(0) = - 0³ + 15*0²

f(0) = 0

Ponto de mínimo local: (0, 0)

B - Substituindo x = 10 em f''(x) = - 6x + 30:

f''(10) = - 6*10 + 30

f''(10) = - 60 + 30

-> f''(10) = -30 < 0

Como f''(10) < 0, a abscissa x = 10 corresponde a um máximo local. Esse ponto de máximo é:

f(x) = - x³ + 15x²

f(10) = - 10³ + 15*10²

f(10) = - 1000 + 1500

f(10) = 500

Ponto de máximo local: (10, 500)

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2) Pontos de inflexão: f''(x) = 0

f''(x) = - 6x + 30

0 = - 6x + 30

6x = 30

x = 5

Com abscissa x = 5, o ponto de inflexão é:

f(x) = - x³ + 15x²

f(5) = - 5³ + 15*5²

f(5) = - 125 + 15*25

f(5) = - 125 + 375

f(5) = 250

Ponto de inflexão: (5, 250).

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3) Ponto de cruzamento com eixo y: x = 0

f(x) = - x³ + 15x²

f(0) = - 0³ + 15*0²

f(0) = 0

Ponto de cruzamento com eixo y: (0, 0) (que coincide com o ponto de mínimo local)

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4) Intervalos de crescimento/decrescimento:

Conhecendo o ponto de mínimo local (0, 0) e o ponto de máximo local (10, 500):

-∞ < x < 0: decrescimento (f'(x) < 0)

0 < x < 10: crescimento (f'(x) > 0)

10 < x < +∞: decrescimento (f'(x) < 0)

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5) Taxas de crescimento/decrescimento:

Como o ponto de inflexão (5, 250) ocorre depois do ponto de mínimo (0, 0) e antes do ponto de máximo (10, 500):

- ∞ < x < 5: inclui o ponto de mínimo (0, 0). Portanto, tem-se f''(x) > 0.

5 < x < +∞: inclui o ponto de máximo (10, 500). Portanto, tem-se f''(x) < 0.

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Gráfico: >> Imagem acima

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