Uma rede de lanchonete resolveu abrir o seu capital para angariar mais fundos para investir na abertura de mais filiais pelo país. A quantidade de afiliados no início da semana z é dada pela função Q(z) = 100(64+4z)^{2/3} (0 ≤ z ≤ 52). a) Determine a declividade da reta que tangencia a função Q. b) Com que celeridade o número de afiliados da rede de lanchonetes estava aumentando inicialmente (z = 0)? c) Com que celeridade o número de afiliados da rede estava aumentando no início da 40ª semana? d) Qual era o número de afiliados quando a rede foi aberta? E no início da 40ª semana?

Questão

Uma rede de lanchonete resolveu abrir o seu capital para angariar mais fundos para investir na abertura de mais filiais pelo país. A quantidade de afiliados no início da semana z é dada pela função Q(z) = 100(64+4z)^{2/3} (0 ≤ z ≤ 52).

a) Determine a declividade da reta que tangencia a função Q. b) Com que celeridade o número de afiliados da rede de lanchonetes estava aumentando inicialmente (z = 0)? c) Com que celeridade o número de afiliados da rede estava aumentando no início da 40ª semana? d) Qual era o número de afiliados quando a rede foi aberta? E no início da 40ª semana?

Resposta

a) A declividade (coeficiente angular) da reta tangente é a derivada de QQ:

Q(z)=100(64+4z)2/3Q(z)=100(64+4z)^{2/3}

Pela regra da cadeia:

Q′(z)=100⋅23(64+4z)−1/3⋅4Q'(z)=100\cdot \frac{2}{3}(64+4z)^{-1/3}\cdot 4

Logo,

Q′(z)=8003(64+4z)−1/3\boxed{Q'(z)=\frac{800}{3}(64+4z)^{-1/3}}

b) A celeridade inicial é Q′(0)Q'(0):

Q′(0)=8003(64)−1/3Q'(0)=\frac{800}{3}(64)^{-1/3}

Como 643=4\sqrt[3]{64}=4, então 64−1/3=1464^{-1/3}=\frac{1}{4}:

Q′(0)=8003⋅14=2003≈66,67Q'(0)=\frac{800}{3}\cdot \frac{1}{4}=\boxed{\frac{200}{3}}\approx \boxed{66{,}67}

Isto é, aproximadamente 66,6766{,}67 afiliados por semana no início.

c) No início da 40ª semana, isto é, em z=40z=40:

Q′(40)=8003(64+4⋅40)−1/3=8003(224)−1/3Q'(40)=\frac{800}{3}(64+4\cdot 40)^{-1/3}=\frac{800}{3}(224)^{-1/3}

Como 224=64⋅3,5224=64\cdot 3{,}5, então

2243=643 3,53=43,53\sqrt[3]{224}=\sqrt[3]{64}\,\sqrt[3]{3{,}5}=4\sqrt[3]{3{,}5}

Logo,

Q′(40)=8003⋅143,53=20033,53Q'(40)=\frac{800}{3}\cdot \frac{1}{4\sqrt[3]{3{,}5}}=\boxed{\frac{200}{3\sqrt[3]{3{,}5}}}

Valor aproximado: 3,53≈1,518\sqrt[3]{3{,}5}\approx 1{,}518.

Q′(40)≈2003⋅1,518=43,9Q'(40)\approx \frac{200}{3\cdot 1{,}518}=\boxed{43{,}9}

Ou seja, cerca de 43,943{,}9 afiliados por semana no início da 40ª semana.

d) Número de afiliados quando a rede foi aberta: z=0z=0.

Q(0)=100(64)2/3Q(0)=100(64)^{2/3}

Como (64)2/3=(643)2=42=16(64)^{2/3}=(\sqrt[3]{64})^2=4^2=16:

Q(0)=100⋅16=1600Q(0)=100\cdot 16=\boxed{1600}

No início da 40ª semana: z=40z=40.

Q(40)=100(64+160)2/3=100(224)2/3Q(40)=100(64+160)^{2/3}=100(224)^{2/3}

Como 224=64⋅3,5224=64\cdot 3{,}5:

(224)2/3=(64)2/3(3,5)2/3=16 (3,5)2/3(224)^{2/3}=(64)^{2/3}(3{,}5)^{2/3}=16\,(3{,}5)^{2/3}

Então

Q(40)=100⋅16 (3,5)2/3=1600 (3,5)2/3Q(40)=100\cdot 16\,(3{,}5)^{2/3}=\boxed{1600\,(3{,}5)^{2/3}}

Aproximando: (3,5)2/3=(3,53)2≈(1,518)2≈2,305(3{,}5)^{2/3}=(\sqrt[3]{3{,}5})^2\approx (1{,}518)^2\approx 2{,}305.

Q(40)≈1600⋅2,305≈3688Q(40)\approx 1600\cdot 2{,}305\approx \boxed{3688}

Portanto, eram cerca de 16001600 afiliados na abertura e cerca de 36883688 afiliados no início da 40ª semana.

Explicação

Derivamos Q(z)=100(64+4z)2/3Q(z)=100(64+4z)^{2/3} usando regra da potência e regra da cadeia para obter a declividade da tangente: Q′(z)=8003(64+4z)−1/3Q'(z)=\frac{800}{3}(64+4z)^{-1/3}. Em seguida, substituímos z=0z=0 para a celeridade inicial (2003≈66,67\frac{200}{3}\approx 66{,}67 afiliados/semana) e z=40z=40 para a celeridade na 40ª semana (≈43,9\approx 43{,}9 afiliados/semana). Para os valores de afiliados, calculamos Q(0)=1600Q(0)=1600 e Q(40)=1600(3,5)2/3≈3688Q(40)=1600(3{,}5)^{2/3}\approx 3688.

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