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% (find-LATEX "2020-1-C3-plano-tang.tex") % (defun c () (interactive) (find-LATEXsh "lualatex -record 2020-1-C3-plano-tang.tex" :end)) % (defun D () (interactive) (find-pdf-page "~/LATEX/2020-1-C3-plano-tang.pdf")) % (defun d () (interactive) (find-pdftools-page "~/LATEX/2020-1-C3-plano-tang.pdf")) % (defun e () (interactive) (find-LATEX "2020-1-C3-plano-tang.tex")) % (defun u () (interactive) (find-latex-upload-links "2020-1-C3-plano-tang")) % (defun v () (interactive) (find-2a '(e) '(d)) (g)) % (find-pdf-page "~/LATEX/2020-1-C3-plano-tang.pdf") % (find-sh0 "cp -v ~/LATEX/2020-1-C3-plano-tang.pdf /tmp/") % (find-sh0 "cp -v ~/LATEX/2020-1-C3-plano-tang.pdf /tmp/pen/") % file:///home/edrx/LATEX/2020-1-C3-plano-tang.pdf % file:///tmp/2020-1-C3-plano-tang.pdf % file:///tmp/pen/2020-1-C3-plano-tang.pdf % http://angg.twu.net/LATEX/2020-1-C3-plano-tang.pdf % (find-LATEX "2019.mk") % (find-C3-aula-links "2020-1-C3-plano-tang" "14" "pltan") % «.defs» (to "defs") % «.title» (to "title") % «.danilo-pereira» (to "danilo-pereira") % «.exercicio-1» (to "exercicio-1") % «.exercicio-2» (to "exercicio-2") % «.derivada» (to "derivada") % «.exercicio-3» (to "exercicio-3") % «.exercicio-4» (to "exercicio-4") % «.mini-teste-1» (to "mini-teste-1") % «.miniteste-regras» (to "miniteste-regras") % «.video» (to "video") \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{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") % %\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 "edrxtikz.lua" -- (find-LATEX "edrxtikz.lua") % %L dofile "edrxpict.lua" -- (find-LATEX "edrxpict.lua") % \pu % «defs» (to ".defs") % (find-LATEX "edrx15.sty" "colors-2019") \long\def\ColorRed #1{{\color{Red1}#1}} \long\def\ColorViolet#1{{\color{MagentaVioletLight}#1}} \long\def\ColorViolet#1{{\color{Violet!50!black}#1}} \long\def\ColorGreen #1{{\color{SpringDarkHard}#1}} \long\def\ColorGreen #1{{\color{SpringGreenDark}#1}} \long\def\ColorGreen #1{{\color{SpringGreen4}#1}} \long\def\ColorGray #1{{\color{GrayLight}#1}} \long\def\ColorGray #1{{\color{black!30!white}#1}} \long\def\ColorBrown #1{{\color{Brown}#1}} \long\def\ColorBrown #1{{\color{brown}#1}} \long\def\ColorShort #1{{\color{SpringGreen4}#1}} \long\def\ColorLong #1{{\color{Red1}#1}} \def\frown{\ensuremath{{=}{(}}} \def\True {\mathbf{V}} \def\False{\mathbf{F}} \def\drafturl{http://angg.twu.net/LATEX/2020-1-C2.pdf} \def\drafturl{http://angg.twu.net/2020.1-C2.html} \def\draftfooter{\tiny \href{\drafturl}{\jobname{}} \ColorBrown{\shorttoday{} \hours}} % _____ _ _ _ % |_ _(_) |_| | ___ _ __ __ _ __ _ ___ % | | | | __| |/ _ \ | '_ \ / _` |/ _` |/ _ \ % | | | | |_| | __/ | |_) | (_| | (_| | __/ % |_| |_|\__|_|\___| | .__/ \__,_|\__, |\___| % |_| |___/ % % «title» (to ".title") % (c3m201pltanp 1 "title") % (c3m201pltana "title") \thispagestyle{empty} \begin{center} \vspace*{1.2cm} {\bf \Large Cálculo 3 - 2020.1} \bsk Aula 14 e 15: Introdução a planos tangentes (e à derivada --- \ColorRed{e mini-teste 1}) \bsk Eduardo Ochs - RCN/PURO/UFF \url{http://angg.twu.net/2020.1-C3.html} \end{center} \newpage %\printbibliography % «danilo-pereira» (to ".danilo-pereira") % (find-youtubedl-links "/sda5/videos/" "Calculo II - Derivada Direcional e Vetor Gradiente (1 de 2)" "nmZ1Wmk7wcY" ".mp4" "dpddvg1") % (code-video "dpddvg1video" "/sda5/videos/Calculo II - Derivada Direcional e Vetor Gradiente (1 de 2)-nmZ1Wmk7wcY.mp4") % (find-dpddvg1video "0:00") Na aula passada nós começamos a ver derivadas parciais, mas num caso complicado, e eu pedi pra vocês assistirem este vídeo aqui, do Danilo Pereira, \ssk \url{http://www.youtube.com/watch?v=nmZ1Wmk7wcY} \ssk \noindent chamado ``Cálculo II - Derivada Direcional e Vetor Gradiente (1 de 2)'', que também começa direto em casos bem complicados. Hoje nós vamos ver algo bem mais simples: {\sl planos}. \newpage % «exercicio-1» (to ".exercicio-1") % (c3m201pltanp 3 "exercicio-1") % (c3m201pltan "exercicio-1") {\bf Definição.} Vou dizer que uma função $F: \R^2 → \R$ {\sl é de primeira ordem} quando existirem $a,b,c∈\R$ tais que $F$ é da forma: % $$F(x,y) \;\; = \;\; ax + by +c$$ \bsk {\bf Exercício 1.} Para cada uma das funções abaixo converta-a para a forma $F(x,y) = ax+by+c$ e diga ``quem são o $a$, o $b$ e o $c$ dela''. \ssk a) $F(x,y) = 2(x+y) + 3 (x-4y) - 20$ b) $F(x,y) = (x+y) + (x-y) + 42$ \newpage % «exercicio-2» (to ".exercicio-2") % (c3m201pltanp 4 "exercicio-2") % (c3m201pltan "exercicio-2") {\bf Exercício 2.} Seja $F(x,y) = 3 + 2x +y$. a) Desenhe o diagrama de numerozinhos da $F$. b) Calcule $F(0,2)$. c) Desenhe a curva de nível de $z=F(0,2)$. d) Desenhe a curva de nível de $z=F(2,2)$. e) Desenhe a curva de nível de $z=9$. f) Desenhe a curva de nível de $z=3$. g) Sempre que uma $F:\R^2 → \R$ for uma função de primeira ordem as suas curvas de nível vão ser ``equiespaçadas''. Use isto para descobrir como desenhar as curvas de nível da $F$ para $z=0$, $z=1$, $z=2$, $z=3$, $z=4$. Escreva do lado de cada uma delas ``$z=0$'', ``$z=1$'', etc, pra você não se perder. \newpage {\bf Exercício 2 (continuação).} \ssk h) Escolha algum vetor $\vv$ não-nulo que seja paralelo às curvas de nível que você acabou de desenhar. Diga as componentes dele. i) Calcule as derivadas parciais da $F$. j) Calcule o gradiente da $F$. Dica: onde o vídeo do Danilo Pereira define gradiente? Ele usa a mesma notação que o Bortolossi usa no capítulo 8 do livro dele? k) O gradiente da $F$ é ortogonal ao vetor $\vv$ do item h? Calcule o produto interno deles. % (find-bortolossi8page (+ -290 291) "8. Derivadas direcionais e o vetor gradiente") \newpage Seja $F(x,y) = 3 + 2x +y$, Slogan: ``o vetor gradiente de $F$ diz a direção pra onde a $F$ cresce mais rápido''. Sejam $(x_0,y_0) = (2,1)$, $C = \setofst{(x_0,y_0) + \vv}{||\vv||=1}$. Veja este vídeo: \ssk \url{http://angg.twu.net/eev-videos/2020_vetor_gradiente.mp4} \newpage % «derivada» (to ".derivada") % (c3m201pltanp 7 "derivada") % (c3m201pltan "derivada") {\bf Derivada} \ssk Se $F$ é um função de $\R^m$ em $R^n$ a derivada de $F$ vai ser uma {\sl matriz}... isto é bem complicado e vai ficar pra segunda parte do curso --- mas hoje vamos ver um caso particular, no qual a derivada $Df$ é uma matriz {\sl horizontal}, e este caso vai nos ajudar a entender algumas coisas do video do Danilo Pereira. \msk {\bf Definição} (temporária): Se $F:\R^2 → \R$ e $p_0$ é um ponto de $\R^2$ então % $$\begin{array}{rcl} DF(p_0) &=& \pmat{\frac{∂F}{∂x}(p_0) & \frac{∂F}{∂y}(p_0)} \\ DF &=& \pmat{\frac{∂F}{∂x} & \frac{∂F}{∂y}} \\ \end{array} $$ Obs: ela é ``temporária'' porque depois que nós entendermos as páginas 252 até 263 do Bortolossi a nossa definição ``de verdade'' da derivada em várias dimensões vai ser algo bem mais geral, e as equações acima vão ser só consequências ``óbvias'' da definição mais geral. % (c3m192p 5 "ponto-base") % (c3m192 "ponto-base") % (find-LATEX "2019-2-C3-material.tex" "ponto-base") % (find-LATEX "2019-2-C3-material.tex" "ponto-base" "jacobiana") \newpage % «exercicio-3» (to ".exercicio-3") {\bf Exercício 3.} \ssk Slogan: ``Funções de primeira ordem têm derivada constante''. Seja $F(x,y) = 3 + 2x + y$. \ssk Calcule: a) $DF(10, 20)$ b) $DF(42, 99)$ \msk Seja $G(p_1) = F(p_1) + DF(p_0)(p_1 - p_0)$, onde $F$ continua a mesma. Digamos que $p_0 = (1,4)$ e $p_1 = (2,5)$. c) Segundo as nossas convenções quem são $x_0$, $y_0$, $x_1$, $y_1$? d) Interpretando $(p_1 - p_0)$ como um vetor vertical, isto é, $(p_1 - p_0) = \psm{x_1-x_0 \\ y_1-y_0}$, Calcule $G(p_1)$. e) Calcule $F(p_1)$ e compare o seu valor com $G(p_1)$. \newpage % «exercicio-4» (to ".exercicio-4") % (c3m201pltanp 9 "exercicio-4") % (c3m201pltan "exercicio-4") No exercício da página anterior você aproximou uma função $F$ de primeira ordem por uma função $G$ que também era de primeira ordem, e você deve ter descoberto que no ponto $p_1$ que eu dei a gente tinha $G(p_1) = F(p_1)$... agora vamos tentar fazer algo \ColorRed{parecido} começando com uma $F$ que não é de primeira ordem. \bsk {\bf Exercício 4.} \ssk Seja $F(x,y) = y(y-x)$. a) Faça o diagrama de numerozinhos para esta $F$. b) Desenhe nele a curva de nível de $F(x,y)=0$. c) Calcule $F(4,1)$. b) Desenhe a curva de nível de $F(x,y)=F(4,1)$. e) Calcule $DF(4,1)$. f) Seja $G(p_1) = F(p_0) + DF(p_0) (p_1 - p_0)$. Ponha esta $G$ na forma $G(x,y) = ax + by + c$. Quem são $a$, $b$, e $c$? \newpage {\bf Exercício 4 (continuação).} \ssk g) Calcule $DG$ e $DG(4,1)$. h) Desenhe a curva de nível de $G(x,y)=G(4,1)$. i) Essa curva de nível é, ou parece ser, tangente à curva de nível da $F$ que você obteve no item (b)? \bsk j) Refaça os itens anteriores mas agora usando $p_0 = (3,2)$ ao invés de $p_0 = (4,1)$. \newpage % «mini-teste-1» (to ".mini-teste-1") % (c3m201pltanp 11 "mini-teste-1") % (c3m201pltan "mini-teste-1") {\bf Mini-teste 1} \ssk Sejam $F(x,y) = (x-2)(x+y)$ e $p_0 = (2,1)$. a) Faça o diagrama de numerozinhos para esta $F$. b) Desenhe nele as curvas de nível de $F(x,y)=0$ e $F(x,y) = F(p_0)$. c) Calcule $DF(p_0)$. d) Seja $G(p_1) = F(p_0) + DF(p_0) (p_1 - p_0)$. Ponha esta $G$ na forma $G(x,y) = ax + by + c$. Quem são $a$, $b$, e $c$? e) Desenhe a curva de nível de $G(x,y) = G(p_0)$ \ColorRed{sobre o gráfico do item b}. \newpage % «miniteste-regras» (to ".miniteste-regras") % (c3m201pltanp 12 "miniteste-regras") % (c3m201pltan "miniteste-regras") % (c2m201mt1p 7 "miniteste-regras") % (c2m201mt1 "miniteste-regras") {\bf Regras:} As questões do mini-teste serão disponibilizadas às 14:00 da sexta-feira 13/nov/2020 e você deverá entregar as respostas \ColorRed{escritas à mão} até as 22:00 do sábado 14/nov/2020 na plataforma Classroom. Se o Classroom der algum problema mande também para este endereço de e-mail: \ssk \ColorRed{eduardoochs@gmail.com} \ssk Mini-testes entregues após este horário não serão considerados. Durante as 24 horas do mini-teste o professor não responderá perguntas sobre os assuntos do mini-teste mas você pode discutir com os seus colegas --- inclusive no grupo da turma. Este mini-teste vale 0.5 pontos extras na P1. \newpage {\bf Regras (cont.):} \ssk Os alunos que cumprirem uma série de condições (ainda não divulguei a lista delas...) poderão compensar as suas questões erradas na P2 fazendo vídeos explicando passo a passo como resolvê-las na semana seguinte à prova. \ColorRed{Uma das condições é ter feito todos os mini-testes, então não deixe de fazer e entregar este mini-teste!} \end{document} % «video» (to ".video") # (find-ssr-links "2020_vetor_gradiente" "grad") # (find-ssr-links "2020_derivada_1" "deriv1") # (find-es "pulseaudio" "pulseaudio-kill") * (eepitch-shell) * (eepitch-kill) * (eepitch-shell) cd /tmp/ cp -v ~/LATEX/2020-1-C3-plano-tang.pdf /tmp/ xournalpp 2020-1-C3-plano-tang.pdf % __ __ _ % | \/ | __ _| | _____ % | |\/| |/ _` | |/ / _ \ % | | | | (_| | < __/ % |_| |_|\__,_|_|\_\___| % % <make> * (eepitch-shell) * (eepitch-kill) * (eepitch-shell) # (find-LATEXfile "2019planar-has-1.mk") make -f 2019.mk STEM=2020-1-C3-plano-tang veryclean make -f 2019.mk STEM=2020-1-C3-plano-tang pdf % Local Variables: % coding: utf-8-unix % ee-tla: "c3m201pltan" % End: