Cálculo Exemplos
f(x)=x4+2x2-8x
Etapa 1
Etapa 1.1
Encontre a primeira derivada.
Etapa 1.1.1
Diferencie.
Etapa 1.1.1.1
De acordo com a regra da soma, a derivada de x4+2x2-8x com relação a x é ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[-8x].
ddx[x4]+ddx[2x2]+ddx[-8x]
Etapa 1.1.1.2
Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que ddx[xn] é nxn-1, em que n=4.
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]
4x3+ddx[2x2]+ddx[-8x]
Etapa 1.1.2
Avalie ddx[2x2].
Etapa 1.1.2.1
Como 2 é constante em relação a x, a derivada de 2x2 em relação a x é 2ddx[x2].
4x3+2ddx[x2]+ddx[-8x]
Etapa 1.1.2.2
Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que ddx[xn] é nxn-1, em que n=2.
4x3+2(2x)+ddx[-8x]
Etapa 1.1.2.3
Multiplique 2 por 2.
4x3+4x+ddx[-8x]
4x3+4x+ddx[-8x]
Etapa 1.1.3
Avalie ddx[-8x].
Etapa 1.1.3.1
Como -8 é constante em relação a x, a derivada de -8x em relação a x é -8ddx[x].
4x3+4x-8ddx[x]
Etapa 1.1.3.2
Diferencie usando a regra da multiplicação de potências, que determina que ddx[xn] é nxn-1, em que n=1.
4x3+4x-8⋅1
Etapa 1.1.3.3
Multiplique -8 por 1.
f′(x)=4x3+4x-8
f′(x)=4x3+4x-8
f′(x)=4x3+4x-8
Etapa 1.2
A primeira derivada de f(x) com relação a x é 4x3+4x-8.
4x3+4x-8
4x3+4x-8
Etapa 2
Etapa 2.1
Defina a primeira derivada como igual a 0.
4x3+4x-8=0
Etapa 2.2
Fatore o lado esquerdo da equação.
Etapa 2.2.1
Fatore 4 de 4x3+4x-8.
Etapa 2.2.1.1
Fatore 4 de 4x3.
4(x3)+4x-8=0
Etapa 2.2.1.2
Fatore 4 de 4x.
4(x3)+4(x)-8=0
Etapa 2.2.1.3
Fatore 4 de -8.
4(x3)+4x+4⋅-2=0
Etapa 2.2.1.4
Fatore 4 de 4(x3)+4x.
4(x3+x)+4⋅-2=0
Etapa 2.2.1.5
Fatore 4 de 4(x3+x)+4⋅-2.
4(x3+x-2)=0
4(x3+x-2)=0
Etapa 2.2.2
Fatore.
Etapa 2.2.2.1
Fatore x3+x-2 usando o teste das raízes racionais.
Etapa 2.2.2.1.1
Se uma função polinomial tiver coeficientes inteiros, então todo zero racional terá a forma pq, em que p é um fator da constante e q é um fator do coeficiente de maior ordem.
p=±1,±2
q=±1
Etapa 2.2.2.1.2
Encontre todas as combinações de ±pq. Essas são as raízes possíveis da função polinomial.
±1,±2
Etapa 2.2.2.1.3
Substitua 1 e simplifique a expressão. Nesse caso, a expressão é igual a 0. Portanto, 1 é uma raiz do polinômio.
Etapa 2.2.2.1.3.1
Substitua 1 no polinômio.
13+1-2
Etapa 2.2.2.1.3.2
Eleve 1 à potência de 3.
1+1-2
Etapa 2.2.2.1.3.3
Some 1 e 1.
2-2
Etapa 2.2.2.1.3.4
Subtraia 2 de 2.
0
0
Etapa 2.2.2.1.4
Como 1 é uma raiz conhecida, divida o polinômio por x-1 para encontrar o polinômio do quociente. Então, esse polinômio pode ser usado para encontrar as raízes restantes.
x3+x-2x-1
Etapa 2.2.2.1.5
Divida x3+x-2 por x-1.
Etapa 2.2.2.1.5.1
Estabeleça os polinômios a serem divididos. Se não houver um termo para cada expoente, insira um com valor de 0.
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 |
Etapa 2.2.2.1.5.2
Divida o termo de ordem mais alta no dividendo x3 pelo termo de ordem mais alta no divisor x.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 |
Etapa 2.2.2.1.5.3
Multiplique o novo termo do quociente pelo divisor.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
+ | x3 | - | x2 |
Etapa 2.2.2.1.5.4
A expressão precisa ser subtraída do dividendo. Portanto, altere todos os sinais em x3-x2.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 |
Etapa 2.2.2.1.5.5
Depois de alterar os sinais, some o último dividendo do polinômio multiplicado para encontrar o novo dividendo.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 |
Etapa 2.2.2.1.5.6
Tire os próximos termos do dividendo original e os coloque no dividendo atual.
x2 | |||||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x |
Etapa 2.2.2.1.5.7
Divida o termo de ordem mais alta no dividendo x2 pelo termo de ordem mais alta no divisor x.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x |
Etapa 2.2.2.1.5.8
Multiplique o novo termo do quociente pelo divisor.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
+ | x2 | - | x |
Etapa 2.2.2.1.5.9
A expressão precisa ser subtraída do dividendo. Portanto, altere todos os sinais em x2-x.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x |
Etapa 2.2.2.1.5.10
Depois de alterar os sinais, some o último dividendo do polinômio multiplicado para encontrar o novo dividendo.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x |
Etapa 2.2.2.1.5.11
Tire os próximos termos do dividendo original e os coloque no dividendo atual.
x2 | + | x | |||||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 |
Etapa 2.2.2.1.5.12
Divida o termo de ordem mais alta no dividendo 2x pelo termo de ordem mais alta no divisor x.
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 |
Etapa 2.2.2.1.5.13
Multiplique o novo termo do quociente pelo divisor.
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 | ||||||||
+ | 2x | - | 2 |
Etapa 2.2.2.1.5.14
A expressão precisa ser subtraída do dividendo. Portanto, altere todos os sinais em 2x-2.
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 | ||||||||
- | 2x | + | 2 |
Etapa 2.2.2.1.5.15
Depois de alterar os sinais, some o último dividendo do polinômio multiplicado para encontrar o novo dividendo.
x2 | + | x | + | 2 | |||||||
x | - | 1 | x3 | + | 0x2 | + | x | - | 2 | ||
- | x3 | + | x2 | ||||||||
+ | x2 | + | x | ||||||||
- | x2 | + | x | ||||||||
+ | 2x | - | 2 | ||||||||
- | 2x | + | 2 | ||||||||
0 |
Etapa 2.2.2.1.5.16
Já que o resto é 0, a resposta final é o quociente.
x2+x+2
x2+x+2
Etapa 2.2.2.1.6
Escreva x3+x-2 como um conjunto de fatores.
4((x-1)(x2+x+2))=0
4((x-1)(x2+x+2))=0
Etapa 2.2.2.2
Remova os parênteses desnecessários.
4(x-1)(x2+x+2)=0
4(x-1)(x2+x+2)=0
4(x-1)(x2+x+2)=0
Etapa 2.3
Se qualquer fator individual no lado esquerdo da equação for igual a 0, toda a expressão será igual a 0.
x-1=0
x2+x+2=0
Etapa 2.4
Defina x-1 como igual a 0 e resolva para x.
Etapa 2.4.1
Defina x-1 como igual a 0.
x-1=0
Etapa 2.4.2
Some 1 aos dois lados da equação.
x=1
x=1
Etapa 2.5
Defina x2+x+2 como igual a 0 e resolva para x.
Etapa 2.5.1
Defina x2+x+2 como igual a 0.
x2+x+2=0
Etapa 2.5.2
Resolva x2+x+2=0 para x.
Etapa 2.5.2.1
Use a fórmula quadrática para encontrar as soluções.
-b±√b2-4(ac)2a
Etapa 2.5.2.2
Substitua os valores a=1, b=1 e c=2 na fórmula quadrática e resolva x.
-1±√12-4⋅(1⋅2)2⋅1
Etapa 2.5.2.3
Simplifique.
Etapa 2.5.2.3.1
Simplifique o numerador.
Etapa 2.5.2.3.1.1
Um elevado a qualquer potência é um.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
Etapa 2.5.2.3.1.2
Multiplique -4⋅1⋅2.
Etapa 2.5.2.3.1.2.1
Multiplique -4 por 1.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
Etapa 2.5.2.3.1.2.2
Multiplique -4 por 2.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
Etapa 2.5.2.3.1.3
Subtraia 8 de 1.
x=-1±√-72⋅1
Etapa 2.5.2.3.1.4
Reescreva -7 como -1(7).
x=-1±√-1⋅72⋅1
Etapa 2.5.2.3.1.5
Reescreva √-1(7) como √-1⋅√7.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
Etapa 2.5.2.3.1.6
Reescreva √-1 como i.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
Etapa 2.5.2.3.2
Multiplique 2 por 1.
x=-1±i√72
x=-1±i√72
Etapa 2.5.2.4
Simplifique a expressão para resolver a parte + de ±.
Etapa 2.5.2.4.1
Simplifique o numerador.
Etapa 2.5.2.4.1.1
Um elevado a qualquer potência é um.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
Etapa 2.5.2.4.1.2
Multiplique -4⋅1⋅2.
Etapa 2.5.2.4.1.2.1
Multiplique -4 por 1.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
Etapa 2.5.2.4.1.2.2
Multiplique -4 por 2.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
Etapa 2.5.2.4.1.3
Subtraia 8 de 1.
x=-1±√-72⋅1
Etapa 2.5.2.4.1.4
Reescreva -7 como -1(7).
x=-1±√-1⋅72⋅1
Etapa 2.5.2.4.1.5
Reescreva √-1(7) como √-1⋅√7.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
Etapa 2.5.2.4.1.6
Reescreva √-1 como i.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
Etapa 2.5.2.4.2
Multiplique 2 por 1.
x=-1±i√72
Etapa 2.5.2.4.3
Altere ± para +.
x=-1+i√72
Etapa 2.5.2.4.4
Reescreva -1 como -1(1).
x=-1⋅1+i√72
Etapa 2.5.2.4.5
Fatore -1 de i√7.
x=-1⋅1-(-i√7)2
Etapa 2.5.2.4.6
Fatore -1 de -1(1)-(-i√7).
x=-1(1-i√7)2
Etapa 2.5.2.4.7
Mova o número negativo para a frente da fração.
x=-1-i√72
x=-1-i√72
Etapa 2.5.2.5
Simplifique a expressão para resolver a parte - de ±.
Etapa 2.5.2.5.1
Simplifique o numerador.
Etapa 2.5.2.5.1.1
Um elevado a qualquer potência é um.
x=-1±√1-4⋅1⋅22⋅1
Etapa 2.5.2.5.1.2
Multiplique -4⋅1⋅2.
Etapa 2.5.2.5.1.2.1
Multiplique -4 por 1.
x=-1±√1-4⋅22⋅1
Etapa 2.5.2.5.1.2.2
Multiplique -4 por 2.
x=-1±√1-82⋅1
x=-1±√1-82⋅1
Etapa 2.5.2.5.1.3
Subtraia 8 de 1.
x=-1±√-72⋅1
Etapa 2.5.2.5.1.4
Reescreva -7 como -1(7).
x=-1±√-1⋅72⋅1
Etapa 2.5.2.5.1.5
Reescreva √-1(7) como √-1⋅√7.
x=-1±√-1⋅√72⋅1
Etapa 2.5.2.5.1.6
Reescreva √-1 como i.
x=-1±i√72⋅1
x=-1±i√72⋅1
Etapa 2.5.2.5.2
Multiplique 2 por 1.
x=-1±i√72
Etapa 2.5.2.5.3
Altere ± para -.
x=-1-i√72
Etapa 2.5.2.5.4
Reescreva -1 como -1(1).
x=-1⋅1-i√72
Etapa 2.5.2.5.5
Fatore -1 de -i√7.
x=-1⋅1-(i√7)2
Etapa 2.5.2.5.6
Fatore -1 de -1(1)-(i√7).
x=-1(1+i√7)2
Etapa 2.5.2.5.7
Mova o número negativo para a frente da fração.
x=-1+i√72
x=-1+i√72
Etapa 2.5.2.6
A resposta final é a combinação das duas soluções.
x=-1-i√72,-1+i√72
x=-1-i√72,-1+i√72
x=-1-i√72,-1+i√72
Etapa 2.6
A solução final são todos os valores que tornam 4(x-1)(x2+x+2)=0 verdadeiro.
x=1,-1-i√72,-1+i√72
x=1,-1-i√72,-1+i√72
Etapa 3
Os valores, que tornam a derivada igual a 0, são 1.
1
Etapa 4
Depois de encontrar o ponto que torna a derivada f′(x)=4x3+4x-8 igual a 0 ou indefinida, o intervalo para verificar onde f(x)=x4+2x2-8x está aumentando e onde está diminuindo é (-∞,1)∪(1,∞).
(-∞,1)∪(1,∞)
Etapa 5
Etapa 5.1
Substitua a variável x por 0 na expressão.
f′(0)=4(0)3+4(0)-8
Etapa 5.2
Simplifique o resultado.
Etapa 5.2.1
Simplifique cada termo.
Etapa 5.2.1.1
Elevar 0 a qualquer potência positiva produz 0.
f′(0)=4⋅0+4(0)-8
Etapa 5.2.1.2
Multiplique 4 por 0.
f′(0)=0+4(0)-8
Etapa 5.2.1.3
Multiplique 4 por 0.
f′(0)=0+0-8
f′(0)=0+0-8
Etapa 5.2.2
Simplifique somando e subtraindo.
Etapa 5.2.2.1
Some 0 e 0.
f′(0)=0-8
Etapa 5.2.2.2
Subtraia 8 de 0.
f′(0)=-8
f′(0)=-8
Etapa 5.2.3
A resposta final é -8.
-8
-8
Etapa 5.3
Em x=0, a derivada é -8. Por ser negativa, a função diminui em (-∞,1).
Decréscimo em (-∞,1), pois f′(x)<0
Decréscimo em (-∞,1), pois f′(x)<0
Etapa 6
Etapa 6.1
Substitua a variável x por 2 na expressão.
f′(2)=4(2)3+4(2)-8
Etapa 6.2
Simplifique o resultado.
Etapa 6.2.1
Simplifique cada termo.
Etapa 6.2.1.1
Eleve 2 à potência de 3.
f′(2)=4⋅8+4(2)-8
Etapa 6.2.1.2
Multiplique 4 por 8.
f′(2)=32+4(2)-8
Etapa 6.2.1.3
Multiplique 4 por 2.
f′(2)=32+8-8
f′(2)=32+8-8
Etapa 6.2.2
Simplifique somando e subtraindo.
Etapa 6.2.2.1
Some 32 e 8.
f′(2)=40-8
Etapa 6.2.2.2
Subtraia 8 de 40.
f′(2)=32
f′(2)=32
Etapa 6.2.3
A resposta final é 32.
32
32
Etapa 6.3
Em x=2, a derivada é 32. Por ser positiva, a função aumenta em (1,∞).
Acréscimo em (1,∞), pois f′(x)>0
Acréscimo em (1,∞), pois f′(x)>0
Etapa 7
Liste os intervalos em que a função é crescente e decrescente.
Acréscimo em: (1,∞)
Decréscimo em: (-∞,1)
Etapa 8