Warning: this is an htmlized version!
The original is here, and the conversion rules are here. |
% (find-LATEX "2019-2-C3-VS.tex") % (defun c () (interactive) (find-LATEXsh "lualatex -record 2019-2-C3-VS.tex" :end)) % (defun C () (interactive) (find-LATEXSH "lualatex 2019-2-C3-VS.tex" "Success!!!")) % (defun D () (interactive) (find-pdf-page "~/LATEX/2019-2-C3-VS.pdf")) % (defun d () (interactive) (find-pdftools-page "~/LATEX/2019-2-C3-VS.pdf")) % (defun e () (interactive) (find-LATEX "2019-2-C3-VS.tex")) % (defun u () (interactive) (find-latex-upload-links "2019-2-C3-VS")) % (defun v () (interactive) (find-2a '(e) '(d))) % (defun cv () (interactive) (C) (ee-kill-this-buffer) (v) (g)) % (defun d0 () (interactive) (find-ebuffer "2019-2-C3-VS.pdf")) % (code-eec-LATEX "2019-2-C3-VS") % (find-pdf-page "~/LATEX/2019-2-C3-VS.pdf") % (find-sh0 "cp -v ~/LATEX/2019-2-C3-VS.pdf /tmp/") % (find-sh0 "cp -v ~/LATEX/2019-2-C3-VS.pdf /tmp/pen/") % file:///home/edrx/LATEX/2019-2-C3-VS.pdf % file:///tmp/2019-2-C3-VS.pdf % file:///tmp/pen/2019-2-C3-VS.pdf % http://angg.twu.net/LATEX/2019-2-C3-VS.pdf % (find-LATEX "2019.mk") % (find-lualatex-links "2019-2-C3-VS" "{tla}") \documentclass[oneside]{book} \usepackage[colorlinks,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{edrx15} % (find-LATEX "edrx15.sty") \input edrxaccents.tex % (find-LATEX "edrxaccents.tex") \input edrxchars.tex % (find-LATEX "edrxchars.tex") \input edrxheadfoot.tex % (find-LATEX "edrxheadfoot.tex") \input edrxgac2.tex % (find-LATEX "edrxgac2.tex") % % (find-es "tex" "geometry") \usepackage[paper=a4paper, ]{geometry} \begin{document} % \catcode`\^^J=10 % \directlua{dofile "dednat6load.lua"} % (find-LATEX "dednat6load.lua") % %L dofile "edrxtikz.lua" -- (find-LATEX "edrxtikz.lua") % %L dofile "edrxpict.lua" -- (find-LATEX "edrxpict.lua") % \pu % ___ _ _ % / _ \| | __| | % | | | | |/ _` | % | |_| | | (_| | % \___/|_|\__,_| % {\setlength{\parindent}{0em} \footnotesize \par Cálculo 3 \par PURO-UFF - 2019.2 - Eduardo Ochs \par VS - 19/dez/2019 \par Contas fora do ponto base zeram a questão! \par Desenhos muito ambíguos serão interpretados errado. \par Respostas sem justificativas não serão aceitas. \par Proibido usar quaisquer aparelhos eletrônicos. } \bsk \bsk \setlength{\parindent}{0em} \def\T(Total: #1 pts){{\bf(Total: #1 pts)}} \def\T(Total: #1 pts){{\bf(Total: #1)}} \def\B (#1 pts){{\bf(#1 pts)}} % Usage: % 1) \T(Total: 2.34 pts) Foo % a) \B(0.45 pts) Bar % {\bf Introdução/dica:} Seja $α = π/6 = 180°/6 = 30°$. Senos e cossenos de múltiplos de $α$ --- isto é, de números da forma $kα$, onde $k∈\Z$ --- são fáceis de calcular, e para muitos valores de $k$ o resultado vai ser um número racional: % $$\begin{array}{llllll} k & kα & \cos kα & \sen kα \\\hline 0 & 0° & \sqrt{4}/\sqrt{4} = 1 & \sqrt{0}/\sqrt{4} = 0 \\ 1 & 30° & \sqrt{3}/\sqrt{4} & \sqrt{1}/\sqrt{4} = 1/2 \\ & 45° & \sqrt{2}/\sqrt{4} & \sqrt{2}/\sqrt{4} \\ 2 & 60° & \sqrt{1}/\sqrt{4} = 1/2 & \sqrt{3}/\sqrt{4} \\ 3 & 90° & \sqrt{0}/\sqrt{4} = 0 & \sqrt{4}/\sqrt{4} = 1 \\ 4 & 120° & -\sqrt{1}/\sqrt{4} = -1/2 & \sqrt{3}/\sqrt{4} \\ & 135° & -\sqrt{2}/\sqrt{4} & \sqrt{2}/\sqrt{4} \\ 5 & 150° & -\sqrt{3}/\sqrt{4} & \sqrt{1}/\sqrt{4} = 1/2 \\ 6 & 180° & -\sqrt{4}/\sqrt{4} = -1 & \sqrt{0}/\sqrt{4} = 0 \\ \end{array} $$ Em algumas das questões abaixo vou dizer que certos senos e cossenos são ``muito fáceis'' de calcular quando dão resultados inteiros, ``fáceis'' quando dão resultados racionais, e ``difíceis'' quando dão resultados irracionais. Por exemplo, $\cos 90°$ é muito fácil; $\cos 60°$ é fácil, mas $\sen 60°$ é difícil. \bsk \bsk 1) \T(Total: 2.0 pts) Seja $P(t) = (g(t),h(t)) = (\cos t, \sen 2t)$. Faça uma representação gráfica da trajetória $P(t)$ para $t$ entre $0$ e $2π$. Dicas: comece representando $P(t)+P'(t)$ para todos os valores de $t$ muito fáceis e ``ligue os pontos''; anote ao lado de cada ponto o $t$ associado a ele; use alguns ângulos só fáceis e alguns difíceis se você achar que eles podem te ajudar a fazer o desenho; use $\sqrt2/2 ≈ 0.7$ use $\sqrt3/2 ≈ 0.9$ se quiser. Use uma página inteira pro seu desenho final --- ele tem que ficar bem claro e preciso. \bsk \bsk 2) \T(Total: 2.0 pts) Seja $P(t) = (g(t),h(t)) = (\cos t, \sen 2t)$ de novo. a) \B(0.5 pts) Encontre uma função $Q(t)$ que seja uma aproximação de 2ª ordem para $P(t)$ em $t_0=\fracπ2$. b) \B(1.0 pts) Verifique que a sua $Q(t)$ obedece $P(t_0) = Q(t_0)$, $P'(t_0) = Q'(t_0)$, $P''(t_0) = Q''(t_0)$. c) \B(0.5 pts) Reescreva a sua $Q(t)$ na forma $Q(t) = (at^2 + bt + c, dt^2 + et + f)$ --- ou seja, sem a notação de ponto base. \newpage 3) \T(Total: 3.5 pts) Sejam: % $$\begin{array}{rcl} F(x,y) &=& x-y, \\ H(x,y) &=& x^2+4y^2-4, \\ D &=& \setofst{(x,y)∈\R^2}{H(x,y)≤0}, \\ L(x,y) &=& F(x,y) - λH(x,y). \\ \end{array} $$ a) \B(1.0 pts) Represente num gráfico só o conjunto $D$ e algumas curvas de nível da função $F(x,y)$. b) \B(0.5 pts) Usando o gráfico anterior dê aproximações olhométricas para os pontos de máximo e mínimo da função $F(x,y)$ em $D$. c) \B(1.5 pts) Use o multiplicador de Lagrange para obter os pontos exatos de máximo e mínimo de $F(x,y)$ em $D$. d) \B(0.5 pts) Verifique que nos pontos que você obteve no item anterior os gradientes $∇F$ e $∇H$ são paralelos. \bsk \bsk 4) \T(Total: 3.5 pts) Um dos problemas da P1 pedia pras pessoas descobrirem as curvas de nível da função $G(x,y) = (\cos x)(\cos y)$. Seja $H(x,y) = (\sen x) + (\sen y)$. Neste problema vamos tentar descobrir algumas curvas de nível da $H(x,y)$ na região $D$, onde % $$D = \setofxyst{x∈[0,2π], y∈[0,π]}.$$ a) \B(2.0 pts) Faça um diagrama de numerozinhos para a função $H(x,y)$ na região $D$. Ele deve incluir todos os pontos $(x,y)∈D$ nos quais tanto $\sen x$ quanto $\sen y$ são muito fáceis e idealmente também todos os pontos nos quais tanto $\sen x$ quanto $\sen y$ são pelo menos fáceis (mas não necessariamente muito fáceis). Use uma página inteira pra versão final desse diagram pra poder fazer ele claro e detalhado. b) \B(1.5 pts) Use o diagrama que você obteve no item anterior pra fazer boas aproximações para as curvas de nível de $H(x,y)=z$ para $z=1$, $z=\frac12$, $z=0$. \newpage {\setlength{\parindent}{0em} \footnotesize \par Cálculo 3 \par PURO-UFF - 2019.2 - Eduardo Ochs \par VS - 20/dez/2019 \par Contas fora do ponto base zeram a questão! \par Desenhos muito ambíguos serão interpretados errado. \par Respostas sem justificativas não serão aceitas. \par Proibido usar quaisquer aparelhos eletrônicos. } \bsk \bsk \setlength{\parindent}{0em} \def\T(Total: #1 pts){{\bf(Total: #1 pts)}} \def\T(Total: #1 pts){{\bf(Total: #1)}} \def\B (#1 pts){{\bf(#1 pts)}} % Usage: % 1) \T(Total: 2.34 pts) Foo % a) \B(0.45 pts) Bar % {\bf Introdução/dica:} Seja $α = π/6 = 180°/6 = 30°$. Senos e cossenos de múltiplos de $α$ --- isto é, de números da forma $kα$, onde $k∈\Z$ --- são fáceis de calcular, e para muitos valores de $k$ o resultado vai ser um número racional: % $$\begin{array}{llllll} k & kα & \cos kα & \sen kα \\\hline 0 & 0° & \sqrt{4}/\sqrt{4} = 1 & \sqrt{0}/\sqrt{4} = 0 \\ 1 & 30° & \sqrt{3}/\sqrt{4} & \sqrt{1}/\sqrt{4} = 1/2 \\ & 45° & \sqrt{2}/\sqrt{4} & \sqrt{2}/\sqrt{4} \\ 2 & 60° & \sqrt{1}/\sqrt{4} = 1/2 & \sqrt{3}/\sqrt{4} \\ 3 & 90° & \sqrt{0}/\sqrt{4} = 0 & \sqrt{4}/\sqrt{4} = 1 \\ 4 & 120° & -\sqrt{1}/\sqrt{4} = -1/2 & \sqrt{3}/\sqrt{4} \\ & 135° & -\sqrt{2}/\sqrt{4} & \sqrt{2}/\sqrt{4} \\ 5 & 150° & -\sqrt{3}/\sqrt{4} & \sqrt{1}/\sqrt{4} = 1/2 \\ 6 & 180° & -\sqrt{4}/\sqrt{4} = -1 & \sqrt{0}/\sqrt{4} = 0 \\ \end{array} $$ Em algumas das questões abaixo vou dizer que certos senos e cossenos são ``muito fáceis'' de calcular quando dão resultados inteiros, ``fáceis'' quando dão resultados racionais, e ``difíceis'' quando dão resultados irracionais. Por exemplo, $\cos 90°$ é muito fácil; $\cos 60°$ é fácil, mas $\sen 60°$ é difícil. \bsk \bsk 1) \T(Total: 2.0 pts) Seja $P(t) = (g(t),h(t)) = (\cos 2t, \sen t)$. Faça uma representação gráfica da trajetória $P(t)$ para $t$ entre $0$ e $2π$. Dicas: comece representando $P(t)+P'(t)$ para todos os valores de $t$ muito fáceis e ``ligue os pontos''; anote ao lado de cada ponto o $t$ associado a ele; use alguns ângulos só fáceis e alguns difíceis se você achar que eles podem te ajudar a fazer o desenho; use $\sqrt2/2 ≈ 0.7$ use $\sqrt3/2 ≈ 0.9$ se quiser. Use uma página inteira pro seu desenho final --- ele tem que ficar bem claro e preciso. \bsk \bsk 2) \T(Total: 2.0 pts) Seja $P(t) = (g(t),h(t)) = (\cos 2t, \sen t)$ de novo. a) \B(0.5 pts) Encontre uma função $Q(t)$ que seja uma aproximação de 2ª ordem para $P(t)$ em $t_0=\fracπ2$. b) \B(1.0 pts) Verifique que a sua $Q(t)$ obedece $P(t_0) = Q(t_0)$, $P'(t_0) = Q'(t_0)$, $P''(t_0) = Q''(t_0)$. c) \B(0.5 pts) Reescreva a sua $Q(t)$ na forma $Q(t) = (at^2 + bt + c, dt^2 + et + f)$ --- ou seja, sem a notação de ponto base. \newpage 3) \T(Total: 3.5 pts) Sejam: % $$\begin{array}{rcl} F(x,y) &=& 3x-y, \\ H(x,y) &=& x^2+4y^2-4, \\ D &=& \setofst{(x,y)∈\R^2}{H(x,y)≤0}, \\ L(x,y) &=& F(x,y) - λH(x,y). \\ \end{array} $$ a) \B(1.0 pts) Represente num gráfico só o conjunto $D$ e algumas curvas de nível da função $F(x,y)$. b) \B(0.5 pts) Usando o gráfico anterior dê aproximações olhométricas para os pontos de máximo e mínimo da função $F(x,y)$ em $D$. c) \B(1.5 pts) Use o multiplicador de Lagrange para obter os pontos exatos de máximo e mínimo de $F(x,y)$ em $D$. d) \B(0.5 pts) Verifique que nos pontos que você obteve no item anterior os gradientes $∇F$ e $∇H$ são paralelos. \bsk \bsk 4) \T(Total: 3.5 pts) Um dos problemas da P1 pedia pras pessoas descobrirem as curvas de nível da função $G(x,y) = (\cos x)(\cos y)$. Seja $H(x,y) = (\sen x) + (\sen y)$. Neste problema vamos tentar descobrir algumas curvas de nível da $H(x,y)$ na região $D$, onde % $$D = \setofxyst{x∈[0,2π], y∈[0,π]}.$$ a) \B(2.0 pts) Faça um diagrama de numerozinhos para a função $H(x,y)$ na região $D$. Ele deve incluir todos os pontos $(x,y)∈D$ nos quais tanto $\sen x$ quanto $\sen y$ são muito fáceis e idealmente também todos os pontos nos quais tanto $\sen x$ quanto $\sen y$ são pelo menos fáceis (mas não necessariamente muito fáceis). Use uma página inteira pra versão final desse diagram pra poder fazer ele claro e detalhado. b) \B(1.5 pts) Use o diagrama que você obteve no item anterior pra fazer boas aproximações para as curvas de nível de $H(x,y)=z$ para $z=1$, $z=\frac12$, $z=0$. \GenericWarning{Success:}{Success!!!} % Used by `M-x cv' \end{document} % \bsk % \bsk % \bsk % % % % a) \B(1.5 pts) Faça um diagrama de numerozinhos para a função % $G(x,y)$. Dica: use só pontos $x,y∈\fracπ6\Z$, e ignore os pontos em % que o resultado dá algo complicado... por exemplo, % $G(\fracπ6,2\fracπ6) = \frac{\sqrt3}2 + \frac12$, então % $(\fracπ6,2\fracπ6)$ é um ponto complicado. {\sl O seu diagrama tem % que ter pelo menos 20 pontos ``simples''.} % % a) \B(2.0 pts) Represente graficamente $∇G(x,y)$ em pelo menos 20 % pontos ``simples''. Obs: os pontos em que $∇G(x,y)$ tem ambas as % componentes racionais são diferentes dos pontos em que $∇G(x,y)$ é % racional! {\sl O seu diagrama tem que ter pelo menos 20 vetores.} % % c) \B(2.5 pts) Use o que você descobriu nos itens anteriores pra % esboçar as curvas de nível de $z=G(x,y)$ para $z=2$, $z=-2$, $z=0$, % $z=1$, $z=-1$, $z=\frac12$, $z=-\frac12$. % % \bsk % Lagrange % (find-LATEX "2019-2-C3-material.tex" "lagrange") \end{document} % Local Variables: % coding: utf-8-unix % ee-tla: "NONE" % End: