Exercício 11 · Exame Nacional Matemática A 1.ª fase 2021

Tema: Continuidade, teorema de Bolzano-Cauchy e métodos numéricos · Do exame 1.ª fase (2021)

Enunciado

11. Resolva este item sem recorrer à calculadora.

Seja gg a função, de domínio [π2,3π2]\left[\frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{2}\right], definida por g(x)=xcos⁡x+sen⁡xg(x) = x\cos x + \operatorname{sen} x

Mostre, recorrendo ao teorema de Bolzano-Cauchy, que existe pelo menos um ponto pertencente ao gráfico da função gg tal que a reta tangente ao gráfico da função nesse ponto tem declive −12-\frac{1}{2}

Apresente a sua demonstração detalhada:

Enunciado: Exercício 11 · Exame Nacional Matemática A 1.ª fase 2021

Resolução

Segundo os critérios oficiais de classificação

Mostre, recorrendo ao teorema de Bolzano-Cauchy, que existe pelo menos um ponto pertencente ao gráfico da função gg tal que a reta tangente ao gráfico da função nesse ponto tem declive −12-\frac{1}{2}

Resposta: Determinação de g′(x)=2cos⁡x−xsen⁡xg'(x) = 2\cos x - x\operatorname{sen} x, verificação de que g′g' é contínua em [π2,3π2]\left[\frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{2}\right], cálculo de g′(π2)=−π2g'\left(\frac{\pi}{2}\right) = -\frac{\pi}{2} e g′(3π2)=3π2g'\left(\frac{3\pi}{2}\right) = \frac{3\pi}{2}, e aplicação do teorema de Bolzano-Cauchy para concluir que existe c∈]π2,3π2[c \in \left]\frac{\pi}{2}, \frac{3\pi}{2}\right[ tal que g′(c)=−12g'(c) = -\frac{1}{2}.

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