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% (find-LATEX "2022-2-C2-buraco.tex") % (defun c () (interactive) (find-LATEXsh "lualatex -record 2022-2-C2-buraco.tex" :end)) % (defun C () (interactive) (find-LATEXsh "lualatex 2022-2-C2-buraco.tex" "Success!!!")) % (defun D () (interactive) (find-pdf-page "~/LATEX/2022-2-C2-buraco.pdf")) % (defun d () (interactive) (find-pdftools-page "~/LATEX/2022-2-C2-buraco.pdf")) % (defun e () (interactive) (find-LATEX "2022-2-C2-buraco.tex")) % (defun o () (interactive) (find-LATEX "2022-2-C2-buraco.tex")) % (defun u () (interactive) (find-latex-upload-links "2022-2-C2-buraco")) % (defun v () (interactive) (find-2a '(e) '(d))) % (defun d0 () (interactive) (find-ebuffer "2022-2-C2-buraco.pdf")) % (defun cv () (interactive) (C) (ee-kill-this-buffer) (v) (g)) % (code-eec-LATEX "2022-2-C2-buraco") % (find-pdf-page "~/LATEX/2022-2-C2-buraco.pdf") % (find-sh0 "cp -v ~/LATEX/2022-2-C2-buraco.pdf /tmp/") % (find-sh0 "cp -v ~/LATEX/2022-2-C2-buraco.pdf /tmp/pen/") % (find-xournalpp "/tmp/2022-2-C2-buraco.pdf") % file:///home/edrx/LATEX/2022-2-C2-buraco.pdf % file:///tmp/2022-2-C2-buraco.pdf % file:///tmp/pen/2022-2-C2-buraco.pdf % http://angg.twu.net/LATEX/2022-2-C2-buraco.pdf % (find-LATEX "2019.mk") % (find-sh0 "cd ~/LUA/; cp -v Pict2e1.lua Pict2e1-1.lua Piecewise1.lua ~/LATEX/") % (find-sh0 "cd ~/LUA/; cp -v Pict2e1.lua Pict2e1-1.lua Pict3D1.lua ~/LATEX/") % (find-sh0 "cd ~/LUA/; cp -v C2Subst1.lua C2Formulas1.lua ~/LATEX/") % (find-CN-aula-links "2022-2-C2-buraco" "2" "c2m222buraco" "c2bu") % «.defs» (to "defs") % «.title» (to "title") % «.macaco» (to "macaco") % «.exercicio-1» (to "exercicio-1") % «.derivadas-formais» (to "derivadas-formais") % «.maxima-workbook» (to "maxima-workbook") % «.dx-quando» (to "dx-quando") % «.exercicio-2» (to "exercicio-2") % «.exercicio-arvores» (to "exercicio-arvores") % «.exercicio-2-dicas» (to "exercicio-2-dicas") % «.dx-fecha-parentese» (to "dx-fecha-parentese") % «.menos-elementares» (to "menos-elementares") % «.chutar-e-testar» (to "chutar-e-testar") % «.leibniz-links» (to "leibniz-links") % % «.djvuize» (to "djvuize") % <videos> % Video (not yet): % (find-ssr-links "c2m222buraco" "2022-2-C2-buraco") % (code-eevvideo "c2m222buraco" "2022-2-C2-buraco") % (code-eevlinksvideo "c2m222buraco" "2022-2-C2-buraco") % (find-c2m222buracovideo "0:00") \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{edrx21} % (find-LATEX "edrx21.sty") \input edrxaccents.tex % (find-LATEX "edrxaccents.tex") \input edrx21chars.tex % (find-LATEX "edrx21chars.tex") \input edrxheadfoot.tex % (find-LATEX "edrxheadfoot.tex") \input edrxgac2.tex % (find-LATEX "edrxgac2.tex") %\usepackage{emaxima} % (find-LATEX "emaxima.sty") % %\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 "Piecewise1.lua" -- (find-LATEX "Piecewise1.lua") %L dofile "QVis1.lua" -- (find-LATEX "QVis1.lua") %L dofile "Pict3D1.lua" -- (find-LATEX "Pict3D1.lua") %L dofile "C2Formulas1.lua" -- (find-LATEX "C2Formulas1.lua") %L Pict2e.__index.suffix = "%" \pu \def\pictgridstyle{\color{GrayPale}\linethickness{0.3pt}} \def\pictaxesstyle{\linethickness{0.5pt}} \def\pictnaxesstyle{\color{GrayPale}\linethickness{0.5pt}} \celllower=2.5pt % «defs» (to ".defs") % (find-LATEX "edrx21defs.tex" "colors") % (find-LATEX "edrx21.sty") \def\u#1{\par{\footnotesize \url{#1}}} \def\drafturl{http://angg.twu.net/LATEX/2022-2-C2.pdf} \def\drafturl{http://angg.twu.net/2022.2-C2.html} \def\draftfooter{\tiny \href{\drafturl}{\jobname{}} \ColorBrown{\shorttoday{} \hours}} % _____ _ _ _ % |_ _(_) |_| | ___ _ __ __ _ __ _ ___ % | | | | __| |/ _ \ | '_ \ / _` |/ _` |/ _ \ % | | | | |_| | __/ | |_) | (_| | (_| | __/ % |_| |_|\__|_|\___| | .__/ \__,_|\__, |\___| % |_| |___/ % % «title» (to ".title") % (c2m222buracop 1 "title") % (c2m222buracoa "title") \thispagestyle{empty} \begin{center} \vspace*{1.2cm} {\bf \Large Cálculo 2 - 2022.2} \bsk Aulas 1 e 3: a operação `$[:=]$', ou: aqui o curso tem um buraco \bsk Eduardo Ochs - RCN/PURO/UFF \url{http://angg.twu.net/2022.2-C2.html} \end{center} \newpage % «macaco» (to ".macaco") % (c2m222buracop 2 "macaco") % (c2m222buracoa "macaco") {\bf O macaco} Você já deve ter assistido o vídeo do Mathologer sobre o ``Calculus Made Easy'': \ssk \url{http://angg.twu.net/mathologer-calculus-easy.html} \ssk Eu vou usar esse vídeo como uma espécie de mapa pra um monte de idéias importantes de curso de Cálculo 2, e o Mathologer --- obs: às vezes eu vou chamar ele de Burkard, que é o nome dele... ele respondeu um e-mail meu, então vou fingir ele é meu amigo, tá {\smile} --- mas, bom, voltando: o Mathologer diz várias vezes que a gente pode treinar um macaco pra calcular derivadas, e isso vai ser uma das coisas mais importantes do meu curso de Cálculo 2. Deixa eu explicar. Num curso tradicional de Cálculo 1 a gente faz centenas de horas de contas na mão. Aí a gente adquire muita prática nisso e a gente passa a poder fazer o papel do macaco muito bem. Depois que a gente tem essa prática toda a gente {\sl começa} a poder fazer também um outro papel, que é o papel na pessoa que programa o macaco e diz quais regras ele tem que seguir... Deixa eu dar um exemplo. No trecho do vídeo que começa no 17:00 a gente vê como o macaco calcula a derivada $\left(\frac{5+\sin x}{x^3 \ln x}\right)'$ ``fazendo a álgebra no piloto automático''. Se a gente seguir o vídeo com bastante atenção a gente vê que o macaco não está usando só as 5 regras pra derivada que aparecem na coluna esquerda no vídeo no 16:15, que o Burkard escreve como $(f+g)' = f'+g'$, $(f-g)' = f'-g'$, $(fg)' = f'g + fg'$, $(\frac{f}{g})' = \frac{f'g-fg'}{g^2}$ e $(f(g))' = f'(g)g'$... o macaco também usa as regras que o Burkard põe na tabela na parte de cima da tela no 13:00, e no 17:35 ele calcula em separado o resultado de $(5 + \sin x)'$ --- que dá $\cos x$ --- e no 17:50 o macaco substitui o $(5 + \sin x)'$ na expressão original por $\cos x$. % (find-calceasyvideo "16:15") % (find-calceasyvideo "17:00") % (find-calceasyvideo "17:30") % (find-calceasyvideo "17:35") % (find-calceasyvideo "18:15") \newpage % «exercicio-1» (to ".exercicio-1") % (c2m222buracop 4 "exercicio-1") % (c2m222buracoa "exercicio-1") {\bf Exercício 1.} Acesse o PDF do capítulo 2 do Leithold. Entre as páginas 68 e 70 ele tem várias contas de limites feitas passo a passo, com os sinais de `=' alinhados e com justificativas à direita. Esse formato está explicado aqui: \ssk {\footnotesize % (c2m212introp 7 "linguagem") % (c2m212introa "linguagem") % http://angg.twu.net/LATEX/2021-2-C2-intro.pdf#page=7 \url{http://angg.twu.net/LATEX/2021-2-C2-intro.pdf#page=7} } \ssk Faça as contas que o Mathologer faz entre o 17:00 e o 18:15 nesse formato, com os `='s alinhados e as justificativas à direita, e com as restrições que eu vou pôr no quadro (vou PDFizar elas depois)... \newpage % «derivadas-formais» (to ".derivadas-formais") % (c2m222buracop 5 "derivadas-formais") % (c2m222buracoa "derivadas-formais") {\bf Aula 3: Derivadas formais (e algumas coisas relacionadas)} \ssk % (find-books "__analysis/__analysis.el" "leithold") % (find-leitholdptpage (+ 17 156) "3.3. Teoremas sobre derivação de funções algébricas") Dê uma olhada na seção 3.3 do Leithold (no capítulo 3). Os teoremas 3.3.1 até 3.3.7 dele correspondem exatamente às operações de derivação que o Mathologer usa no vídeo (obs: a regra da cadeia é o teorema 3.6.1), mas cada um desses teoremas tem uma {\sl fórmula} e as {\sl hipóteses} necessárias pra fórmula valer. O macaco que calcula derivadas no vídeo do Methologer no trecho entre 17:00 e 18:15 usa só as fórmulas sem checar que as hipóteses valem. O que o macaco faz é chamado de {\sl derivação formal}, e está explicado aqui: \ssk \url{https://en.wikipedia.org/wiki/Formal_derivative} \msk Em Cálculo 2 nós vamos ver várias operações que são tão difíceis que é o melhor jeito de aprendê-las, e de debugar erros nelas, é dividindo elas em várias partes. Nós acabamos de ver que ``calcular derivadas (complicadas)'' pode ser dividido em ``aplicar fórmulas'' e ``checar hipóteses'', e você deve lembrar que você passou a maior parte do seu curso de Cálculo 1 só ``aplicando fórmulas'' sem ``checar hipóteses'', ou checando as hipóteses rapidinho no olho, mas sem escrever nada tipo ``aqui as hipóteses fulana e beltrana valem, então blá''. Nos últimos semestres {\sl mooooooontes} de alunos chegaram em Cálculo 2 sem saber ``aplicar fórmulas'' direito. Eu também vou dividir a operação de ``aplicar uma fórmula'' em várias partes, até chegar a uma parte --- a operação `$[:=]$' --- que é fácil de implementar num computador e que corresponde exatamente ao que o macaco que do Mathologer faz, mas que o Mathologer não explica explicitamente. \msk {\sl Se você tiver qualquer dificuldade com essa operação `[:=]' o melhor modo de estudá-la é estudando a matéria de Cálculo 1 e Cálculo 2 pelo Leithold e vendo como essa operação aparece implicitamente em todo lugar, mas sempre acompanhada do ``checar hipóteses''.} % «maxima-workbook» (to ".maxima-workbook") % (c2m222buracop 7 "maxima-workbook") % (c2m222buracoa "maxima-workbook") {\sl Eu costumo dividir essa operação de ``aplicar fórmula'' em várias operações separadas e dar um nome ``padrão'' pra cada uma dessas operações. Os programas de computação simbólica também fazem essa divisão em várias suboperações, porque cada suboperação corresponde a uma função diferente, e essas funções podem ser chamadas em separado. Eu vou usar a terminologia do Maxima, que é o programa de computação simbólica que eu tenho usado... o Maxima considera ``substituição'' e ``simplificação'' como operações separadas. O ``Maxima Workbook'' explica substituição na seção 11.4 e simplificação no capítulo 12; ele também explica ``formas canônicas'' nas seções 9.2 e 9.3, e eu vou considerar que ``pôr uma expressão na sua forma canônica'' é uma forma de simplificação. Link:} \url{http://roland-salz.de/Maxima_Workbook.pdf} \msk Deixa eu dar um exemplo mais básico disso. Nós conhecemos a fórmula $2a = a+a$. Se nós {\sl só} substituirmos todos os `$a$' nesta fórmula por 10 o resultado é $2·10 = 10+10$; trocar $2·10$ por 20, ou $10+10$ por 20, são consideradas ``simplificações''. A substituição sempre substitui {\sl variáveis} por {\sl expressões}. \msk % «dx-quando» (to ".dx-quando") % (c2m222buracop 8 "dx-quando") % (c2m222buracoa "dx-quando") No vídeo do Mathologer ele às vezes abrevia $f(x)$ como $f$, e desabrevia isso depois, e ele às vezes escreve `$df$' pra ``diferencial'' (veja a seção 4.9 do Leithold). É muito mais difícil formalizar contas de Cálculo --- ou seja, justificar formalmente cada passo delas --- quando a gente permite esses truques (que são parte da ``notação de Leibniz''). Na maior parte do meu curso esses truques vão ser proibidos; ele às vezes vão ser permitidos temporariamente, mas a gente sempre vai ver como tratar as contas em que eles são permitidos como ``versões abreviadas'' de contas em que eles são proibidos. Depois eu vou disponibilizar um monte de links sobre porque é que os matemáticos pararam de usar a notação de Leibniz. % (find-books "__comp/__comp.el" "maxima-workbook") \newpage % _ % / \ _ ____ _____ _ __ ___ ___ % / _ \ | '__\ \ / / _ \| '__/ _ \/ __| % / ___ \| | \ V / (_) | | | __/\__ \ % /_/ \_\_| \_/ \___/|_| \___||___/ % % «exercicio-2» (to ".exercicio-2") % (c2m222buracop 10 "exercicio-2") % (c2m222buracoa "exercicio-2") % «exercicio-arvores» (to ".exercicio-arvores") % (c2m222buracop 10 "exercicio-arvores") % (c2m222buracoa "exercicio-arvores") {\bf Exercício 2: árvores} \ssk Vai ser muito mais fácil a gente entender como o macaco derivador funciona se a gente souber tratar expressões matemáticas como árvores. Veja os dois screenshots abaixo --- eles mostram como Maxima e o Sympy representam certas expressões como árvores. {\sl Note que as representações são diferentes!} \ssk % (find-TH "eev-maxima" "luatree") % (find-fline "~/IMAGES/luatree.png") % http://angg.twu.net/IMAGES/luatree.png \url{http://angg.twu.net/IMAGES/luatree.png} % (find-fline "~/IMAGES/luatree-sympy.png") % http://angg.twu.net/IMAGES/luatree-sympy.png \url{http://angg.twu.net/IMAGES/luatree-sympy.png} \ssk Pegue algumas expressões que você obteve no exercício 1 e represente elas como árvores no formato do Maxima. \newpage % «exercicio-2-dicas» (to ".exercicio-2-dicas") % (c2m222buracop 11 "exercicio-2-dicas") % (c2m222buracoa "exercicio-2-dicas") % «dx-fecha-parentese» (to ".dx-fecha-parentese") % (c2m222buracop 11 "dx-fecha-parentese") % (c2m222buracoa "dx-fecha-parentese") {\bf Exercício 2: dicas} \ssk Lembre que nas árvores não aparecem parênteses. Lembre que $a-b-c = (a-b)-c$. Lembre que $a-(b-c) ≠ (a-b)-c$. Lembre que $a-(b-c)$ e $(a-b)-c$ dão árvores diferentes. Lembre que $a^{b^c} = a^{(b^c)}$. \bsk \standout{MUITO IMPORTANTE:} lembre que na maior parte do curso a expressão `$dx$' não vai poder aparecer sozinha... eu vou até me referir a ela a toda hora como ``uma espécie de fecha parêntese'' pra fazer as pessoas lembrarem disso. \newpage % «menos-elementares» (to ".menos-elementares") % (c2m222buracop 12 "menos-elementares") % (c2m222buracoa "menos-elementares") {\bf Funções menos elementares} No vídeo o Mathologer primeiro define ``funções elementares'' de um jeito, e depois, a partir do 27:26, ele diz que poderíamos ter incluído nas nossas operação que criam novas funções elementares a operação que obtém a inversa de uma função... ele não dá detalhes, mas repara que se a gente puder obter a inversa de toda função a gente vai ter que poder obter a inversa de funções constantes, como por exemplo $f(x)=1$... então provavelmente o que ele quer dizer é que a gente quer considerar como ``elementares'' coisas como $\sqrt{x}$, $\sqrt[3]{x}$, $\arcsen x$, $\arccos x$, etc... \bsk Obs: falta \LaTeX ar as coisas que a gente viu no final da aula de 2022aug31! As fotos dos quadros desse dia estão aqui: % (find-angg ".emacs" "c2-2022-2-quadros") % http://angg.twu.net/2022.2-C2/C2-quadros.pdf#page=3 \url{http://angg.twu.net/2022.2-C2/C2-quadros.pdf\#page=3} \newpage % «chutar-e-testar» (to ".chutar-e-testar") % (c2m222buracop 13 "chutar-e-testar") % (c2m222buracoa "chutar-e-testar") % (find-angg ".emacs" "c2q221") {\bf EDOs por chutar-e-testar} Links pros exercícios de hoje: \ssk {\footnotesize % (c2m212introp 12 "EDOs-chutar-testar") % (c2m212introa "EDOs-chutar-testar") % http://angg.twu.net/LATEX/2021-2-C2-intro.pdf#page=12 \url{http://angg.twu.net/LATEX/2021-2-C2-intro.pdf#page=12} % (c2q221 4 "abr06 E1" "EDOs por chutar e testar; [S1]") % http://angg.twu.net/2022.1-C2/C2-quadros.pdf#page=4 \url{http://angg.twu.net/2022.1-C2/C2-quadros.pdf\#page=4} % (c2m221vsbp 9 "questao-4-gab") % (c2m221vsba "questao-4-gab") % http://angg.twu.net/LATEX/2022-1-C2-VSB.pdf#page=9 \url{http://angg.twu.net/LATEX/2022-1-C2-VSB.pdf\#page=9} % (find-books "__analysis/__analysis.el" "miranda") % (find-books "__analysis/__analysis.el" "miranda" " 185 ") % (find-dmirandacalcpage 185 "Exercícios") % http://hostel.ufabc.edu.br/~daniel.miranda/calculo/calculo.pdf \url{http://hostel.ufabc.edu.br/~daniel.miranda/calculo/calculo.pdf\#page=185} } \msk ...e os exercícios da seção 5.1 do Leithold. % (find-leitholdptpage (+ 17 294) "Exercícios 5.1") \ssk % (c2plp 2 "plano-de-curso") % (c2pla "plano-de-curso") % Definição de solução de EDO. Integração como EDO. Integral indefinida. % http://roland-salz.de/Maxima_Workbook.pdf#page=101 % Integrais como parênteses % Integral dupla: bolo % Funções menos elementares: adicionar arcsen, adicionar f e f' % «leibniz-links» (to ".leibniz-links") % https://math.stackexchange.com/questions/726950/how-is-it-that-treating-leibniz-notation-as-a-fraction-is-fundamentally-incorrec % https://math.stackexchange.com/questions/23902/what-is-the-practical-difference-between-a-differential-and-a-derivative % https://math.stackexchange.com/questions/21199/is-frac-textrmdy-textrmdx-not-a-ratio/21209#21209 % https://math.stackexchange.com/questions/21869/if-fracdydtdt-doesnt-cancel-then-what-do-you-call-it % https://math.stackexchange.com/questions/21199/dy-dx-is-not-a-ratio/21209#21209 % https://news.ycombinator.com/item?id=12196295 Mathematical Notation Is Awful (blackhole12.blogspot.com) % https://blackhole12.blogspot.com/2016/07/mathematical-notation-is-awful.html % https://math.stackexchange.com/questions/1966777/newton-vs-leibniz-notation % (find-leitholdptpage (+ 17 68) "se ... então") % (find-fline "~/TH/2022.1-C2.blogme" "harper") % forall, bound variables, lambda, % (find-books "__logic/__logic.el" "nederpelt-geuvers") % https://en.wikipedia.org/wiki/Formal_calculation % https://en.wikipedia.org/wiki/Formal_derivative % (find-books "__analysis/__analysis.el" "livshits") \GenericWarning{Success:}{Success!!!} % Used by `M-x cv' \end{document} % ____ _ _ % | _ \(_)_ ___ _(_)_______ % | | | | \ \ / / | | | |_ / _ \ % | |_| | |\ V /| |_| | |/ / __/ % |____// | \_/ \__,_|_/___\___| % |__/ % % «djvuize» (to ".djvuize") % (find-LATEXgrep "grep --color -nH --null -e djvuize 2020-1*.tex") % __ __ _ % | \/ | __ _| | _____ % | |\/| |/ _` | |/ / _ \ % | | | | (_| | < __/ % |_| |_|\__,_|_|\_\___| % % <make> * (eepitch-shell) * (eepitch-kill) * (eepitch-shell) # (find-LATEXfile "2019planar-has-1.mk") make -f 2019.mk STEM=2022-2-C2-buraco veryclean make -f 2019.mk STEM=2022-2-C2-buraco pdf % Local Variables: % coding: utf-8-unix % ee-tla: "c2bu" % ee-tla: "c2m222buraco" % End: