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6c01c03f2a
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.gitignore
vendored
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.gitignore
vendored
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@ -1,3 +1,4 @@
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Makefile
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Makefile
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@ -29,7 +29,7 @@ Makefile calculus.tex refs.bib
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refs: \
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refs.bib
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biber calculus
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bibtex calculus
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calculus.ps: \
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calculus.ps: \
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calculus.dvi Makefile
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calculus.dvi Makefile
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BIN
calculus.pdf
BIN
calculus.pdf
Binary file not shown.
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calculus.tex
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calculus.tex
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@ -4944,11 +4944,11 @@ fundamental, obtemos
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Isso não é lá notícia tão boa porque significa que teremos que
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Isso não é lá notícia tão boa porque significa que teremos que
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memorizar muitas derivadas. Por exemplo, qual a derivada de $\cot x$?
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memorizar muitas derivadas. Por exemplo, qual a derivada de $\cot x$?
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Primeiro lembre-se que $\cot x = 1/\tg x$. Daí aplique a regra do
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Primeiro lembre-se que $\cot x = 1/\tg x$. Daí aplique a regra do
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quociente e obtenha $- sec^2 x / \tg^2 x = - 1/\sin^2 x = - \csc^2 x$,
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quociente e obtenha $- \sec^2 x / \tg^2 x = - 1/\sin^2 x = - \csc^2
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implicando que $\csc^2 x \dx = - \cot x + c$, como
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x$, implicando que $\int \csc^2 x \dx = - \cot x + c$, como
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desejado. Similarmente, obtém-se assim muitas outras integrais
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desejado. Similarmente, obtém-se assim muitas outras integrais
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fundamentais como $\int \sec x \tg x \dx = \sec x + c$ uma vez que a
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fundamentais como $\int \sec x \tg x \dx = \sec x + c$ uma vez que a
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derivada de $\sec x = \sec x \tg x$. Infelizmente, o único jeito de
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derivada de $\sec x$ é $\sec x \tg x$. Infelizmente, o único jeito de
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fazer uso dessas regras é memorizar cada uma por prática. Matemáticos
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fazer uso dessas regras é memorizar cada uma por prática. Matemáticos
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fazem manuais de integração em que eles catalogam as importantes. A
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fazem manuais de integração em que eles catalogam as importantes. A
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gente não vai fazer isso, não, porque seria um trabalho muito mais
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gente não vai fazer isso, não, porque seria um trabalho muito mais
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@ -4973,24 +4973,26 @@ derivada $f'(g(x)) g'(x)$ e então obter a regra
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A substituição em si é obtida por identificar na função a ser
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A substituição em si é obtida por identificar na função a ser
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integrada uma expressão qualquer que possa tomar o lugar de $g'(x)$ e
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integrada uma expressão qualquer que possa tomar o lugar de $g'(x)$ e
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$g(x)$, fazendo assim a substuição $u = g(x)$ e substuindo por
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$g(x)$, fazendo assim a substuição $u = g(x)$ e substuindo por
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consequinte $g'(x) \dx = \du$, terminando por integrar $\int f'(u)
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conseguinte $g'(x) \dx = \du$, terminando com o problema resultante
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\du$.
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$\int f'(u) \du$, que é tipicamente muito mais fácil que o original.
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A integração por partes vem da regra do produto. Uma vez que
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A integração por partes vem da regra do produto. Uma vez que
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$(f(x)g(x))' = f'(x) g(x) + f(x)g'(x)$, então
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$$(f(x)g(x))' = f'(x) g(x) + f(x)g'(x),$$
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então
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\begin{align*}
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\begin{align*}
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\int f(x)g(x) \dx &= \int f'(x) g(x) \dx + \int f(x)g'(x) \dx\\
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\int f(x)g(x) \dx &= \int f'(x) g(x) \dx + \int f(x)g'(x) \dx\\
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f(x)g(x) &= \int g(x) f'(x) \dx + \int f(x)g'(x) \dx.
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f(x)g(x) &= \int g(x) f'(x) \dx + \int f(x)g'(x) \dx.
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\end{align*}
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\end{align*}
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Agora declare $u f(x) = u$ e $v = g(x)$ de forma que $\du = f'(x)\dx$
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Agora declare $u = f(x)$ e $v = g(x)$ de forma que $\du = f'(x)\dx$ e
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e $\dv = g'(x)\dx$. Assim, pelo teorema fundamental, obtemos
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$\dv = g'(x)\dx$. Assim, pelo teorema fundamental, obtemos
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$$f(x)g(x) = \int v\du + \int u \dv,$$
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$$f(x)g(x) = \int v\du + \int u \dv,$$
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permitindo-nos integral a difícil $\int v\du$ se $\int u \dv$ for
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permitindo-nos integrar a difícil $\int v\du$ se $\int u \dv$ for
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fácil, conversamente permitindo-nos integral a difícil $\int u \dv$
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fácil, conversamente permitindo-nos integrar a difícil $\int u \dv$
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desde que $\int v \du$ seja fácil. Em outras palavras, uma das duas
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desde que $\int v \du$ seja fácil. Em outras palavras, uma das duas
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precisa ser fácil de integrar e é por isso que precisamos de alguma
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precisa ser fácil de integrar e é por isso que precisamos de alguma
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sabedoria ao escolher $u$ e $v$ durante a integração por partes.
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sabedoria ao escolher $u$ e $v$ durante a integração por partes.
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@ -5007,12 +5009,10 @@ a bonita fórmula
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$$\int x^n e^x \dx = e^x \left(\sum_{i=0}^n (-1)^i \frac{n!}{(n - i)!} x^{n - i}\right) + c$$
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$$\int x^n e^x \dx = e^x \left(\sum_{i=0}^n (-1)^i \frac{n!}{(n - i)!} x^{n - i}\right) + c$$
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pra todo natural $n$.
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pra todo natural $n$. Por exemplo, $\int x^5 e^x \dx = e^x (x^5 - 5
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x^4 + 20 x^3 - 60x^2 + 120x - 120) + c$. Essa fórmula vem da
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Por exemplo, $\int x^5 e^x \dx = e^x (x^5 - 5 x^4 + 20 x^3 - 60x^2 +
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integração por-partes. Escolhe-se sempre o termo $x^i$ como função $u$
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120x - 120) + c$. Essa fórmula vem da integração
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e $e^x$ como função $v$. Aplica-se a integração por-partes $n$ vezes
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por-partes. Escolhe-se sempre o termo $x^i$ como função $u$ e $e^x$
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como função $v$. Aplica-se a integração por-partes $n$ vezes
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(recursivamente) e em seguida substitui-se de volta em direção ao
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(recursivamente) e em seguida substitui-se de volta em direção ao
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problema original. Na verdade o que fizemos pra obter essa fórmula foi
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problema original. Na verdade o que fizemos pra obter essa fórmula foi
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computar uma {\em reduction formula} pra integral de $x^n e^x$.
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computar uma {\em reduction formula} pra integral de $x^n e^x$.
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@ -5046,14 +5046,14 @@ trigonométricas.
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Começamos por observar que integrar $\tg x$ não é difícil porque ela é
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Começamos por observar que integrar $\tg x$ não é difícil porque ela é
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obtida por uma substituição trivial. Primeiro escreva $\tg x = \sin x
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obtida por uma substituição trivial. Primeiro escreva $\tg x = \sin x
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/ \cos x$. Em seguida declare $u = \cos x$ de forma que $-\du/(\sin x)
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/ \cos x$. Em seguida declare $u = \cos x$ de forma que $-\du / (\sin
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= \dx$, implicando
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x) = \dx$, implicando
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$$\int \tg x \dx = -\int 1/u \du = -\ln |\cos x| + c = ln |\sec x| + c,$$
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$$\int \tg x \dx = -\int 1/u \du = -\ln |\cos x| + c = \ln |\sec x| + c,$$
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como desejado. Agora vamos subir o grau.
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como desejado.
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Feito essa observação, a gente também observa que já sabemos integrar
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Feita essa observação, a gente também observa que já sabemos integrar
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$\sin x$ e $\cos x$, mas que precisamos pensar em potências delas como
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$\sin x$ e $\cos x$, mas que precisamos pensar em potências delas como
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$\sin^2 x$, $\cos^2 x$ {\em et cetera}. Nenhma dessas duas sai por
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$\sin^2 x$, $\cos^2 x$ {\em et cetera}. Nenhma dessas duas sai por
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por-partes---experimente. Obtemos $\int \sin^2 x \dx = -\sin x \cos x
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por-partes---experimente. Obtemos $\int \sin^2 x \dx = -\sin x \cos x
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@ -5063,7 +5063,6 @@ integral de $\sin^2 x$, estabelecendo-se assim um ciclo do qual não
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conseguiremos sair. Agora, a sorte não é a mesma se desejarmos pelas
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conseguiremos sair. Agora, a sorte não é a mesma se desejarmos pelas
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integrais de $\sin^3 x$ ou $\cos^3 x$.
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integrais de $\sin^3 x$ ou $\cos^3 x$.
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\section{Studying functions}
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\section{Studying functions}
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We're going to look into a series of topics now. We are mostly using
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We're going to look into a series of topics now. We are mostly using
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