Calcule f^{(n)} (derivadas sucessivas) das funções abaixo: a) f(x) = 5x^3 + 16x^2 - 185x + 87 b) f(x) = 12x^4 + 7x^3 - 32x^2 + 1 c) f(x) = -62x^3 d) f(x) = -33x^4 + 120x^2

Questão

Calcule f^{(n)} (derivadas sucessivas) das funções abaixo: a) f(x) = 5x^3 + 16x^2 - 185x + 87 b) f(x) = 12x^4 + 7x^3 - 32x^2 + 1 c) f(x) = -62x^3 d) f(x) = -33x^4 + 120x^2

Resposta

a) f(x)=5x3+16x2−185x+87f(x)=5x^3+16x^2-185x+87

  • f′(x)=15x2+32x−185f'(x)=15x^2+32x-185
  • f′′(x)=30x+32f''(x)=30x+32
  • f(3)(x)=30f^{(3)}(x)=30
  • f(n)(x)=0    para n≥4f^{(n)}(x)=0\;\;\text{para }n\ge 4

b) f(x)=12x4+7x3−32x2+1f(x)=12x^4+7x^3-32x^2+1

  • f′(x)=48x3+21x2−64xf'(x)=48x^3+21x^2-64x
  • f′′(x)=144x2+42x−64f''(x)=144x^2+42x-64
  • f(3)(x)=288x+42f^{(3)}(x)=288x+42
  • f(4)(x)=288f^{(4)}(x)=288
  • f(n)(x)=0    para n≥5f^{(n)}(x)=0\;\;\text{para }n\ge 5

c) f(x)=−62x3f(x)=-62x^3

  • f′(x)=−186x2f'(x)=-186x^2
  • f′′(x)=−372xf''(x)=-372x
  • f(3)(x)=−372f^{(3)}(x)=-372
  • f(n)(x)=0    para n≥4f^{(n)}(x)=0\;\;\text{para }n\ge 4

d) f(x)=−33x4+120x2f(x)=-33x^4+120x^2

  • f′(x)=−132x3+240xf'(x)=-132x^3+240x
  • f′′(x)=−396x2+240f''(x)=-396x^2+240
  • f(3)(x)=−792xf^{(3)}(x)=-792x
  • f(4)(x)=−792f^{(4)}(x)=-792
  • f(n)(x)=0    para n≥5f^{(n)}(x)=0\;\;\text{para }n\ge 5

Explicação

Para obter as derivadas sucessivas, aplicamos repetidamente a regra da potência:

Se f(x)=axkf(x)=ax^k, então f′(x)=akxk−1f'(x)=akx^{k-1}. Derivadas de constantes viram 00. Como todas as funções dadas são polinômios, após derivar tantas vezes quanto o maior grau, a derivada vira constante e, na derivada seguinte, vira 00.

a) f(x)=5x3+16x2−185x+87f(x)=5x^3+16x^2-185x+87

  1. f′(x)=15x2+32x−185f'(x)=15x^2+32x-185 (derivando termo a termo)
  2. f′′(x)=30x+32f''(x)=30x+32
  3. f(3)(x)=30f^{(3)}(x)=30
  4. Para n≥4n\ge 4, derivamos uma constante (3030), então f(n)(x)=0f^{(n)}(x)=0.

b) f(x)=12x4+7x3−32x2+1f(x)=12x^4+7x^3-32x^2+1

  1. f′(x)=48x3+21x2−64xf'(x)=48x^3+21x^2-64x
  2. f′′(x)=144x2+42x−64f''(x)=144x^2+42x-64
  3. f(3)(x)=288x+42f^{(3)}(x)=288x+42
  4. f(4)(x)=288f^{(4)}(x)=288
  5. Para n≥5n\ge 5, derivada de constante é 00, então f(n)(x)=0f^{(n)}(x)=0.

c) f(x)=−62x3f(x)=-62x^3

  1. f′(x)=−186x2f'(x)=-186x^2
  2. f′′(x)=−372xf''(x)=-372x
  3. f(3)(x)=−372f^{(3)}(x)=-372
  4. Para n≥4n\ge 4, f(n)(x)=0f^{(n)}(x)=0.

d) f(x)=−33x4+120x2f(x)=-33x^4+120x^2

  1. f′(x)=−132x3+240xf'(x)=-132x^3+240x
  2. f′′(x)=−396x2+240f''(x)=-396x^2+240
  3. f(3)(x)=−792xf^{(3)}(x)=-792x
  4. f(4)(x)=−792f^{(4)}(x)=-792
  5. Para n≥5n\ge 5, f(n)(x)=0f^{(n)}(x)=0.

Como não há alternativas, não se aplica “alternativa correta”.

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